本發明涉及輪胎仿真設計，尤其涉一種電動汽車輪胎胎圈夾心型橡膠-纖維復合仿真模型的建立方法和系統。
背景技術：
1、胎圈/子口區域是子午線輪胎中結構—材料—工藝高度耦合的薄弱環節，如圖1所示，其典型構成包括：內襯層、胎體簾布層、三角膠、反包側胎體、胎側填充膠以及胎圈鋼絲（或鋼絲圈、加強層）等，胎體端部繞經鋼絲圈并與三角膠配合形成反包結構。該區域常見問題包括反包端臺階與空隙導致的存氣與分離風險、端部應力集中與剪切滑移以及隨工況循環產生的疲勞損傷等。以中國專利cn102922956a?“輪胎胎圈結構”為例，其明確列舉了企業通行的胎圈構造單元及“胎圈加強層反包端點與胎體反包端點之間材料較少導致易存氣、易分離”的工程痛點，并嘗試通過結構改型提升承載與壽命表現。
2、為改善胎圈耐久與裝配質量，部分專利通過結構層次改進緩解反包端局部應力。例如中國專利cn205059092u引入雙鋼絲圈/輔助鋼絲圈與特種膠，改變反包路徑以消除端點應力集中和回抽破壞；該方案從構型層面提升胎圈抗變形與抗回抽能力。中國專利cn104669656a在胎圈端部引入隔離/間隙或彈性緩沖設計，強調在簾布端頭、三角膠上端與相應簾線位置之間形成可變形區以吸收剪切能，降低膠層間剝離趨勢，反映了工程界對“界面剪切—端點集中”問題的長期關注。
3、除實體結構優化外，有限元建模與仿真已成為胎圈設計驗證的重要手段。針對成型與翻轉過程的數值模擬，中國專利cn101923589a將輪胎成型劃分為胎體貼合、胎冠貼合與三角膠翻轉等子系統，在數值實現上采用多種橡膠本構與“rebar（筋單元）”刻畫簾線，配合貼合壓力、充氣內壓、滾壓載荷與界面摩擦等邊界條件，重現成型、組裝、充氣、翻轉的一體化過程，用于提取關鍵物理量與判定成型質量。在服役或定型后狀態的判別方面，中國專利cn105205243a公開方案提出利用硫化機內定型后的成品胎胎體簾線內力正負來判定寬基子午線輪胎的簾線彎曲情況，表明通過力學場量特征來識別結構風險的可行性。
4、針對三角膠芯本體的參數化與優化，中國專利cn111008496以“最大/最小主應變、應變能密度云圖”作為評價量，基于有限元與插值/迭代思想來確定上、下三角膠芯的分界與形狀，實現三角膠芯力學性能與耐久的系統提升；該方法強調將“應變能/應變幅值”與結構優化直接關聯，為胎圈局部的仿真驅動設計提供了路徑。申請人申請中國發明專利cn117521249a將胎圈中性面定義為，輪胎在充氣加載工況下，胎圈內側材料受壓應力，胎圈外側材料受拉應力，那么必然在胎圈的某處區域內材料處于受力平衡狀態，既不受壓也不受拉。將材料剛性差別大的薄弱點設置在中性面處可最大程度的減小應力集中現象。通過將胎體及鋼絲圈端點放置在輪胎胎圈中性面以降低端點橡膠應力，從而改善胎圈問題的方法。
技術實現思路
1、為了解決上述的技術問題，本發明提供一種電動汽車輪胎胎圈夾心型橡膠-纖維復合仿真模型的建立方法，在明確“約束區/活動區”分區和輪輞支撐耦合的前提下，將服役工況的4–15hz進/出接地載荷等效到模型中，以“應變幅值最小面即中性面”為核心判據，結合δh-s11經驗關系實現關鍵參數的可反求與快速收斂，從而顯著降低建模與計算成本，抑制反包側胎體壓縮s11與界面剪切峰值，為胎圈結構耐久與工藝窗口優化提供可直接落地的工程工具。
2、為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案：
3、一種電動汽車輪胎胎圈夾心型橡膠-纖維復合仿真模型的建立方法，該方法包括以下的方法：
4、s1）將目標部位按內襯層膠、胎體、三角膠、反包側胎體、胎側填充膠及鋼絲圈進行層級建模，并確定設計變量集合x＝{δh，b1，b2，b3，σ1，σ2，σ3，c，ρ，w}，其中δh為反包側胎體相對平移距離，b1～b3為各膠層厚度，σ1～σ3為各膠層等效模量，c為簾線等效模量，ρ為簾線密度，w為簾線排列角度；
5、s2）將靠近鋼絲圈與下三角端的一側定義為約束區，余部定義為活動區，建立以胎體、三角膠、反包側胎體為夾心層的等效梁/殼混合模型；對鋼絲圈及下三角端施加位移與轉角為零的固定約束，并在活動區與輪輞支撐之間建立接觸-耦合邊界；
6、s3）依據“等效受載面積×氣壓”確定垂直載荷p，并以進、出接地頻率映射生成4～15?hz的周期載荷時程施加于活動區；
7、s4）求解模型獲得沿反包側胎體路徑的應力與應變隨厚度的幅值分布，并計算簾線方向正應力s11及界面剪切應力幅值τ；將應變幅值最小值所在面作為中性面判據，輸出中性面位置與受拉/受壓分界；
8、s5）在給定x的取值范圍內迭代更新，直至s11壓縮應力幅值與界面剪切幅值τ滿足預設閾值，同時中性面位置穩定，從而生成用于后續分析與設計的仿真模型。
9、作為優選，s1步驟中將胎體、三角膠與反包側胎體分別抽象為超彈性體或各向異性彈性體，鋼絲圈與輪輞支撐采用梁-彈簧等效；簾線按排列角w布置，w為5°～25°；對夾心層厚度方向進行≥10層離散以建立幅值-厚度采樣點。
10、作為優選，s2步驟中將約束區的等效彈性模量設置為25～40mpa，將活動區的等效彈性模量設置為7.5～15mpa；并在夾心層與相鄰膠層之間引入分區模量過渡帶，過渡帶厚度為0.2～1.5mm。
11、作為優選，s2步驟中對鋼絲圈及下三角端施加位移與轉角為零的固定約束，活動區與輪輞的接觸-耦合采用懲罰或拉格朗日乘子法實現，法向剛度為106～108n/mm，切向摩擦系數μ為0.10～0.30。
12、作為優選，s3步驟中載荷p按p=p·a確定，其中p為0.4～1.2mpa范圍內的內壓，a為等效受載面積；周期載荷時程采用正弦或分段正弦波形，頻率為4～15hz，載荷相位與輪輞轉角耦合以表征進/出接地。
13、作為優選，s4步驟中沿反包側胎體幾何路徑提取s11以及界面剪切應力τ，厚度向采用等距或自適應加密的采樣策略；并在路徑端部設置長度為0.5～2.0mm的過渡窗口以抑制邊界數值偽峰；
14、和/或，s4步驟中對厚度方向的應變幅值-厚度曲線求取極小點，若存在多個極小點，則選取與反包側胎體路徑相交且曲率最小的極小點對應的面為中性面；并在相鄰載荷循環中對中性面位置的標準差進行計算，標準差≤0.1mm時判定穩定。
15、作為優選，s5步驟中將目標函數設定為f1=反包側胎體s11壓縮應力幅值、f2=界面剪切應力幅值、f3=中性面位置方差，采用多目標進化算法或貝葉斯優化迭代更新x，δh限定在1～5mm范圍內；
16、和/或，建立反包側胎體平移距離與s11壓縮應力幅值的經驗關系：
17、，
18、并在每次迭代中利用所述關系對δh進行反求與校正，a、b、c、d由標定試驗或仿真回歸獲得并在線更新。
19、進一步，本發明還提供了一種用于實施方法的仿真建模系統，包括：結構抽象模塊，分區等效模塊，邊界條件設定模塊，載荷生成與施加模塊，場量提取模塊，中性面判定模塊，參數迭代與收斂模塊；
20、以及，處理器與存儲器，存儲有在所述處理器上運行的程序，使所述模塊協同完成仿真模型的建立。
21、進一步，本發明還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述程序被處理器執行時實現所述方法。
22、進一步，本發明還提供了一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，該計算機程序或指令被處理器執行時實現所述方法。
23、本發明由于采用了上述的技術方案，本發明通過將胎圈/子口夾心層建立為約束區、活動區的等效梁/殼混合模型，并把輪輞支撐耦合與4-15hz進/出接地載荷顯式引入，采用“應變幅值最小面＝中性面”的判據配合δh-s11經驗關系實現參數反求與快速收斂，使反包側胎體路徑上的壓縮s11峰值與界面剪切幅值同步下降，中性面位置穩定性顯著提升；在工程可控的參數窗口內，模型可小時級建立與迭代（由周級縮短至約2小時），同時保持對熱點區的高敏感度與可解釋性，從而直接支撐胎圈反包結構的耐久提升與工藝窗口（貼合/翻轉/硫化）優化。