随着我国汽车和轮胎产业的快速发展,子午线轮胎凭借其优良的使用性能,目前已经成为轮胎市场的主导产品。但是子午线轮胎胎面花纹几何结构复杂,有限元建模过程十分困难,传统方法是先通过花纹二维结构设计图建立三维几何造型,再将其导入有限元前处理软件进行手动网格划分,该过程需要耗费大量时间、精力。本文研究了基于有限元节点生成三维网格模型的技术,并开发设计了轮胎花纹自动建模程序,实现了由花纹二维结构设计图直接生成三维网格,避免了构建花纹三维几何造型的繁琐步骤,大大提高了建模效率,同时保证了网格单元的高质量特性,为后续轮胎自动化仿真系统的建立奠定了基础。本文首先总结了典型的六面体网格划分方法,并探讨了其算法思想应用在轮胎花纹建模上的可能性。然后针对轮胎花纹建模过程中三维几何造型构建和网格划分这两个难点,结合轮胎设计生产实际流程,提出了基于有限元节点创建胎面花纹模型的方法,并规划了整体建模流程。采用Visual LISP语言对AutoCAD进行二次开发,辅助实现了花纹结构图的二维网格划分。在HyperMesh软件中基于花纹沟槽深度等参数,完成了对花纹结构图网格单元、节点信息的提取。利用MATLAB编制程序,对提取的网格信息进行分类处理,并存储至EXCEL表格,为后续自动建模程序的调用作好准备。基于MATLAB开发了花纹自动建模程序,主要包括三维节点坐标获取以及网格单元连接两个模块。首先,将花纹展开图网格模型映射成实际曲面网格模型,采用沿实际曲面方向线投影的方式生成所有节点,然后按照实际曲面网格模型中节点编号方式对每一层辅助曲面上的节点进行编号,并基于右手法则对单元分类连接,生成花纹三维网格模型,最后对程序进行扩充并开发出GUI参数化界面,实现了程序的通用性。以205/55R16型半钢子午线轮胎作为参考轮胎,创建轮胎主体部分模型,并与采用上述自动建模程序生成的胎面花纹模型组合成完整的花纹轮胎模型。在ABAQUS中对花纹轮胎模型进行充气及静负荷加载仿真分析,在充气工况下,轮胎胎冠、胎侧部分变形明显,胎肩、胎圈部位基本不变;MISES应力关于轮胎中分面基本对称分布,且骨架材料承担了轮胎绝大部分应力,带束层钢丝帘线沿轮胎周向的轴力呈均匀分布状态。在静负荷工况下,轮胎接地端产生明显变形,带束层帘线轴力关于180°子午面和轮胎中分面均呈反对称分布;接地印痕形状经历了椭圆形到类矩形的变化过程,应力从胎面中心分散到胎肩部位,出现“翘曲”现象;轮胎与地面建立稳定接触后,施加竖直载荷大小与轮胎下沉量之间呈近似线性关系。两个仿真结果均与实际情况相符合,从而说明了胎面花纹自动建模技术的有效性。