对于某一类客户，轮胎制造商不再仅仅是每年销售一套新轮胎。许多大型车队提供商开始接受轮胎即服务。这是一个非常古老的行业中的一个重大转变，这个行业在历史上只与客户进行单点联系。
轮胎原始设备制造商现在不仅销售硬件，还销售移动正常运行时间。为了做到这一点，轮胎不仅要定期更换，例如每12个月更换一次，还要在磨损需要时更换。
这种新的商业模式需要持续监控每一个轮胎的健康状况。收集所有这些信息构成了决策的基础。各种传感器可以放置在轮胎内和轮胎周围，以测量运行时间、压力和瞬时负载等。为了读取这些数据，无线通信是必须的，因为在轮胎上来回布线是不实际或不可行的。战略性地放置在轮胎内部的天线可以允许快速和非侵入性地收集数据。每当车辆经过手持读取设备的人或放置在频繁使用的加油站的固定读取站时，数据就会从轮胎传输到云端进行持续分析。
问题是
轮胎在恒定负载和显著应力下运行；他们需要在各种天气条件下，在不同质量的道路上行驶数万英里。通过物理测试来准确预测轮胎的寿命，在我们的情况下，预测安装在轮胎中的天线的寿命几乎是不可能的。这就是高保真和紧耦合多物理模拟发挥作用的地方。
轮胎拓扑
轮胎并不像人们最初认为的那样，只是一个每行驶几千英里就要充气的橡胶甜甜圈。该结构是高度复杂的多层组件。所有这些夹层由不同的材料制成，如尼龙、钢带和不同类型的橡胶。需要反映这种复杂性的精确虚拟表示来执行详细的多物理模拟。除此之外，还有我们想要评估其工作和性能的天线。天线通常会贴在轮胎侧壁的内侧；然而，对于卡车轮胎，其中侧壁通常用钢侧壁进一步加强，天线需要在制造过程中嵌入轮胎中，以免卡在法拉第笼内。
轮胎在其整个寿命期间都承受着巨大的压力。如果不定期检查轮胎压力，轮胎压力很可能会降低，并在与地面接触的区域变形。如果是这样的话，安装的天线也会变形。这种变形会对天线的直接性能和功能以及所述天线的预期寿命产生显著影响。
由于我们有一个完整的虚拟双轮胎组件以及安装的天线，我们将在最差的负载情况下进行分析，即轮胎旋转时将天线放置在轮胎底部，具有最大的预期变形，使用3dexperience平台上的轮胎分析工程师角色。
被设计和优化为扁平结构的天线最初被粘附到轮胎的未变形内衬上。然后，我们可以将变形向量应用于整个轮胎组件以及天线，以生成测试中的完全变形的设备。
电磁分析
变形的组件可以直接进入电磁仿真环境，在那里进行常规的电磁仿真设置。主要步骤包括为复杂的轮胎组件和天线分配合适的材料属性；定义激励和边界条件；设置求解器；和局部网格细化。
由于在相对较大的结构上有一个变形的薄板天线，我们选择使用市场领先的传输线矩阵(tlm)求解器。由于使用了八叉树网格，我们可以很容易地在天线附近应用非常精细的网格，这种分辨率是精确网格化几何图形所必需的，同时随着离天线越远，网格保真度会自动降低。生成的网格有2500万个单元，为了有效地运行模拟，我们充分利用了云计算和gpu加速，我们的时域解算器可以利用它们来显著减少模拟时间。
cst电磁仿真软件强大的后处理引擎允许我们生成各种可能相关的输出。在这种情况下，除了正常的天线相关kpi(如散射参数和远场方向性)之外，我们可能对轮胎仍能与手持读取设备或上述读取站成功通信的读取距离感兴趣。这可以很容易地设置和可视化。
工序自动化现在，结构和电磁模拟都已完全建立和测试，我们有兴趣进行紧密耦合的多物理实验设计。我们可以使用process composer耦合两种物理特性，然后在每个可能的旋转角度执行参数扫描，以确保天线在任何情况下都能正常工作，而不是针对一个轮胎旋转角度来分析组件。
预期寿命
最后说一下疲劳。如前所述，轮胎组件将在相当长的时间内承受载荷。曲折天线的细丝结构特别容易出现疲劳问题。每个被击中的坑洞都有可能导致金属结构断裂，随着时间的推移，这种断裂只会越来越严重，直到天线最终断裂，不再发挥作用。疲劳分析有助于预测一个给定的结构在失效前可以承受多少次循环和多长时间。这将是一个重要的度量，通过它需要安排轮胎更换。详细的遥测信息将帮助原始设备制造商根据每个轮胎的具体情况做出明智的决定。
