技术分享丨仿真技术如何为橡胶密封件设计注入“精准基因”？

项目背景在卡尔加里大学舒立克工程学院学习的最后一年，所有攻读学士学位的学生都需要完成一项沉浸式团队任务，称为毕业设计项目。 这些项目让学生将所学知识付诸实践，同时与专业工程界合作，解决行业面临的挑战。项目介绍一个六人学生团队将其项目命名为“轮毂电机用高惯量减震轮胎”，旨在开发一种耐用、防刺穿且适应多种环境的轮胎。该轮胎将用于适配赞助商专有轮毂电机的小型车辆。项目过程与成果学生们利用Endurica的工作流程，结合真实材料行为和负载条件，模拟了其3D打印充气轮胎设计的寿命。他们还在给定的时间和预算内满足了赞助商的所有设计要求。学生们利用Endurica的工作流程，结合真实材料行为和负载条件，模拟了其3D打印充气轮胎设计的寿命。他们还在给定的时间和预算内满足了赞助商的所有设计要求。 Endurica带来的价值先进工具：为工程学生提供先进工具实战经验：Ansys和Endurica的实战经验耐久性分析：在有限时间和预算内实现耐久性分析目标多目标设计：完成多目标高性能设计项目团队成员反馈贾里德·舍伦伯格，卡尔加里大学机械工程学士，毕业设计项目硬件负责人：“橡胶耐久性背后的理论是最难的部分——它比金属耐久性复杂得多。”“实际使用软件很简单，因为手册直截了当、非常清晰且易于使用。”亚历杭德罗（亚历克斯）·拉米雷斯-塞拉诺教授，卡尔加里大学机械与制造工程系：“如果没有这款软件，学生们也能取得一些成果，但无法达到他们实际实现的水平和高度。”“在他们的最终展示中，可以清楚地看到软件为他们提供了强大的工具来完成工作，并且他们确实学到了很多知识。”设计挑战与解决方案项目名称轮毂电机用高惯量减震轮胎项目引言本项目的目的是为一种用于小型四轮车辆的特定轮毂电机开发 轮胎。我们的轮胎注重耐久性和适应性，可在多种应用中使用。 设计必须满足以下要求：○承受80-100英寸的跌落○易于安装○耐温性（-45℃至60℃）○使用寿命超过10年问题背景▷探测车等车辆部署在危险条件和复杂地形中▷车轮是最薄弱的环节，容易刺穿▷车轮需要不断维修或更换▷因此需要耐用且免维护的轮胎 概念选择 几何分析▷考虑了4种潜在的非充气轮胎（NPT）设计 ▷蜂窝设计表现最佳 ▷研究了多种蜂窝结构设计变体 ▷不同尺寸的蜂窝设计在Ansys中进行了4项结构测试分析 ▷根据表格结果，“设计B”被确定为最佳方案 材料选择 选材考量▷工业规模生产多套轮胎成本更低▷90A聚氨酯（TPU）是该设计的最佳选择最终测试结果▷最终用于测试的轮胎样品准确复现了全尺寸轮胎的产品特性，并使用90A TPU材料通过3D打印制成 ▷在Endurica中进行长期疲劳分析，物理疲劳测试以250N和0N的载荷每2.5秒循环一次，共进行10万次循环。 ▷Endurica预测名义寿命超过1亿次循环 结论▷最终设计满足赞助商提出的要求： 耐温性 抗冲击性 防刺穿 轻量化▷在250N载荷下变形小于4mm，满足刚性要求▷轮胎可用单个内六角扳手轻松安装到轮毂上▷可能的改进方向：○优化几何结构○剪切/滚动阻力测试○确定合适的胎面花纹○可扩展性优化 来源：Endurica