Виртуальная разработка шин: ПО CDTire

Программное обеспечение CDTire, разработанное специалистами Fraunhofer, открывает новые горизонты в виртуальном моделировании шин, позволяя автомобильной индустрии проводить комплексные аналитические исследования. Это инновационное решение призвано оптимизировать процесс разработки и тестирования автомобильных шин.

Симуляция поведения шин представляет собой сложную задачу из-за их нелинейного поведения под воздействием высоких нагрузок, таких как проезд через неровности дороги. Температурные изменения, возникающие во время движения, также усложняют точное моделирование. CDTire решает эти проблемы, учитывая как термические эффекты, так и динамику шины на дороге, что требует значительных вычислительных ресурсов.

CDTire – это не просто одна модель, а целое семейство программных решений, охватывающих модели каркаса, боковины и протектора. Это позволяет достичь оптимального баланса между точностью симуляции и вычислительной эффективностью для различных задач, включая модели реального времени. Цель – создать реалистичную симуляцию, не требующую чрезмерного времени на расчеты.

В автомобильной индустрии модели шин интегрируются в симуляторы транспортных средств для виртуального тестирования и оптимизации поведения автомобиля. CDTire учитывает такие важные факторы, как тепловыделение, деформация шины и свойства материалов, которые влияют на управляемость. Производители автомобилей используют эти модели на ранних этапах разработки для оценки комфорта, долговечности конструкции и динамических характеристик.

Примерно 15 лет назад функциональность моделей шин была ограничена. Несмотря на наличие у производителей шин сложных моделей, их высокая вычислительная нагрузка препятствовала интеграции в общую симуляцию автомобиля. CDTire заполнил этот пробел, став форматом обмена данными между производителями шин и автомобильными компаниями. Инструмент используется обеими отраслями на разных этапах разработки.

CDTire стал широко используемой моделью шин. Большинство ведущих производителей автомобилей и шин являются клиентами Fraunhofer. Программное обеспечение позволяет проводить виртуальные тест-драйвы в симуляторах транспортных средств, что исключает необходимость дорогостоящих натурных испытаний и производства прототипов шин. Модели CDTire, работающие в реальном времени, могут быть интегрированы в симуляторы, что способствует переходу от реальных тестовых трасс к виртуальным испытаниям.

CDTire охватывает весь процесс разработки шин. Программное обеспечение предоставляет инженерам-разработчикам модели для практически любых сценариев анализа. Акцент на динамике каркаса и взаимодействии с трехмерными дорожными поверхностями обеспечивает высокую точность прогнозирования, даже за пределами диапазона данных, полученных при измерениях.

Актуальная версия CDTire3D представляет собой мультифизический инструмент, способный моделировать, например, температурное развитие и, благодаря интегрированной модели внутреннего воздуха, внутренние процессы в шине. Недавно добавлена функция расчета износа шин. Внутренние вибрации воздуха передаются в салон автомобиля через шасси, вызывая вибрацию руля и приборной панели, что снижает комфорт пассажиров. Кроме того, новая модель гибкого обода позволяет оценивать шину и обод в комплексе, значительно расширяя возможности моделирования.

CDTire позволяет точно моделировать сопротивление качению и прогнозировать его при различных условиях движения. Сопротивление качению – это результат потерь энергии, который влияет на энергоэффективность автомобиля. В реальных условиях эксплуатации шины могут демонстрировать характеристики ниже заявленного класса эффективности, особенно на коротких дистанциях с холодными шинами. Это особенно важно для электромобилей, так как напрямую влияет на запас хода. CDTire учитывает внутренние потери на трение и комбинирует их с температурной моделью для создания реалистичной симуляции сопротивления качению.

В 2026 году планируется запуск спин-офф компании Virtual Tire Technologies (VTT) в Кайзерслаутерне, которая будет заниматься коммерциализацией технологии. Сотрудничество с Fraunhofer ITWM будет продолжено.