随着汽车的普及和使用范围的不断扩大，对汽车的性能和安全性提出了更高的要求。
汽车轮胎是汽车的重要组成部分。在汽车通过沙地时，不同花纹和材料的轮胎所卷起的沙子流态会对汽车底面挡板的产生不同程度的损伤，从而影响汽车轮胎性能。
因此，对汽车轮胎的选型和设计，以及对汽车在不同路况下的性能和安全性的评估，都需要利用CAE仿真软件对汽车进行石击分析。
汽车石击造成表面防氧化层磨损后的生锈现象
1 分析要点
汽车石击分析是指利用CAE模拟仿真技术，对汽车在不同路况下轮胎卷起的沙子对汽车底面挡板的损伤进行分析和评估。
对汽车石击的分析通常是在不同车重以及车速下评估：
轮胎的花纹和材料
沙子的大小和形状
汽车底面挡板的结构和材料
通过对不同情况下的汽车石击分析，可以为轮胎的选型和设计、汽车底面挡板的结构和材料的选择、以及汽车在不同路况下的性能和安全性的评估提供科学依据。
1.1 轮胎的花纹和材料
不同的轮胎花纹和材料会对轮胎的抓地力、耐磨性和抗石击性产生不同的影响。
例如，在通过沙地时，具有较深花纹和柔性特性的轮胎能够更好地抓住沙子，减小卷起沙子的数量和大小，从而减小对汽车底面挡板的损伤。
另外，轮胎花纹排列方式不合理也会影响石击的产生。轮胎花纹排列的方向与行驶方向不一致，会使得卷起的沙子产生扭曲，增加石击的产生。
将柔性轮胎导入EDEM中进行参数的设置
1.2 沙子的大小和形状
不同大小和形状的沙子会对汽车底面挡板的损伤产生不同的影响。
例如，较大的沙子会对汽车底面挡板产生较大的冲击力，从而容易导致底面挡板的变形和损伤；而较小的沙子则会对汽车底面挡板产生较小的冲击力，对底面挡板的损伤较小。
用EDEM对沙子颗粒进行建模
1.3 汽车底面挡板的结构和材料
不同的底面挡板结构和材料会对汽车石击分析的结果产生不同的影响。
例如，在通过沙地时，具有较硬的底面挡板材料和结实的结构能够更好地抵抗沙子的冲击力，从而减小对底面挡板的损伤；而具有较软的底面挡板材料和松散的结构则会对底面挡板的损伤较大。
2 CAE仿真分析
在汽车石击分析中，常用的CAE仿真软件包括EDEM和MotionSolve。
利用EDEM对沙地进行建模，在Motion中建立轮胎、车身以及底面挡板等模型。将两种软件的输入和输出接口进行匹配和调整，进行耦合分析，以确保它们能够正确地交换数据和信息，从而预测在不同运动状态下，沙子的运动过程以及对车身以及底面挡板的作用情况。
在EDEM中进行汽车石击分析
2.1 柔性轮胎
由于沙子等松散的表面会形成较深的沟槽和颗粒间的空隙，柔性轮胎相对于硬质轮胎使用时更容易形成与地面更大的接触面积，这也有助于提高抓地力，特别是在松散表面上，接触面积越大，摩擦力越大。
因此，在面对沙子等松散表面时，柔性轮胎往往能够提供更好的抓地力和稳定性，相比之下，硬质轮胎可能会更容易滑动或者失去抓地力。
PM-FT作为柔性轮胎建模方式可以以.FlexTire文件读入EDEM，在EDEM中直接使用，也可应用于MotionSolve与EDEM耦合使用，可以分别通过胎体、胎面、带束层、胎唇进行建模，此外还可以设置轮胎的材料参数如弹性模量等。
柔性轮胎建模方式
通过对轮胎大小、胎体形状花纹、胎压以及材料参数的调整输出一系列参数来评估汽车的抗石击效果。其中常用的参数包括：
轮胎与沙子颗粒的接触面积情况
轮胎与沙子相互之间的摩擦力等
基于这些参数可以评估不同轮胎花纹和材料对石击产生的影响，从而指导轮胎的选型和设计。例如，增强轮胎的抓地性和耐磨性等方面的改进，都可以提高汽车的抗石击性能。
2.2 沙子
在对沙子进行分析时，可以使用EDEM软件对轮胎和沙子之间的接触进行仿真模拟。通过定义沙子的大小形状以及密度等参数，可以模拟出不同情况下轮胎卷起沙子的过程，同时输出一系列参数来评估轮胎的抗石击性能。其中，常用的参数包括：
卷起沙子的数量和粒径大小
沙子对底面挡板的冲击力和压力分布情况
沙子的速度和动能
沙子运动的流线分布等
基于这些参数，同样也可以评估不同轮胎花纹和材料对石击产生的影响，进一步为轮胎的选型和设计提供依据。
在EDEM中模拟一定胎压下轮胎与沙土路面的实际接触情况
2.3 底面挡板
在进行汽车底面挡板的结构和材料分析时，可以使用仿真软件对底面挡板的结构进行建模，并设置不同材料参数。通过模拟不同情况下汽车底面挡板的一系列参数来评估底面挡板的抗石击性能。例如，在EDEM后处理中可以输出：
底面挡板的累积载荷情况
底面挡板的变形及磨损情况
基于这些参数，可以评估不同底面挡板结构和材料对石击产生的影响，从而指导底面挡板的设计和材料的选择。例如，选择较硬的底面挡板材料和结实的结构可以提高底面挡板的抗石击性能，从而减小对底面挡板的损伤。
在EDEM中输出汽车底板的法向累积载荷（左）和切向累积载荷（右）