Proposal of a computer model for simulation of car tires under dynamic loads

Abstract

Tato studie se zameˇˇruje na modelování a simulaci pneumatik automobil°u vystavených dynamickému zatížení. Jakožto základní soucást systému odpružení vozidla zajišt?ují pneumatiky ˇ správný pˇrenos zatížení na zem a absorbují vibrace vyvolané odvalováním. V provozních podmínkách jsou tato zatížení vysoce dynamická. Analýza pneumatik za techto podmínek však ˇ v literatuˇre nebyla d°ukladne prozkoumána. Cílem této práce je proto tuto mezeru zaplnit. Za ˇ tímto úcelem je proveden jak p ˇ ˇrehled experimentální odezvy komponent pneumatik v cyklických dynamických testech, tak i pˇrehled stávajících model°u pneumatik. Následne je navržena ˇ metodologie modelu založeného na metode kone ˇ cných prvk°u, která je v souladu s dynamick- ˇ ými vlastnostmi materiálu a dynamickým zatížením. Je navržena propracovaná strategie pro vytvoˇrení geometrie, identifikaci parametr°u materiálu, volbu topologie, okrajových podmínek a schéma ˇrešení. Pro validaci tohoto modelu byly provedeny simulace a experimenty na vybrané pneumatice ve statickém, dynamickém a volném vibracním nastavení. Porovnání výsledk°u, ˇ konkrétne vertikální výchylky, kontaktní plochy, tvaru kmit°u a vlastních frekvencí, demon- ˇ struje pˇresnost modelu. Dále byly zkoumány rozsáhlé odezvy, jako je ustálené odvalování, vibracní analýza, p ˇ ˇrechodné odvalování a ustálená dynamika. Ve srovnání se statickou odezvou výsledky pˇrinášejí nové poznatky týkající se vlivu dynamického zatížení na deformaci a stav napetí v pneumatice. Tento model je navíc všestranný a lze jej rozší ˇ ˇrit tak, aby zkoumal více odezev, jako jsou akustické, termomechanické, aquaplaningové a související analýzy hluku, vibrací a drsnosti. Tato práce pˇrispívá k rozvoji pneumatikáˇrského pr°umyslu a zd°uraznuje význam ˇ zohlednení dynamického zatížení ve fázích návrhu pneumatik pro zlepšení konstrukce, život- ˇ nosti a bezpecnosti pneumatik.