thermo-mechanical analysis of stationary rolling tires

静止滚动轮胎的热机械分析

基本信息

项目摘要

The thermo-mechanical tire model developed during the first funding period shall be extended by a detailed model for the hysteretic loss which results from the local asperity contact of the tread rubber with the rough surface. These research activities are motivated by the hypothesis that the dissipative effects caused by the asperity contact of the soft inelastic tread rubber with the rough road surface causes a mentionable contribution to the total rolling loss of tires. In a first working package finite element models for detailed studies of the contact of soft rubber with rough road surfaces will be developed. The road is described as rigid body for simplicity; the rough-ness will be modeled via a spectral description. For the tread rubber the sophisticated thermo-mechanical inelastic constitutive models derived in the first funding period will be assumed. The ther-mo-mechanical response will be studied under tire typical operational conditions. Based on these detailed studies at the mesoscopic length-scale a constitutive contact law for macro-scopic simulations shall be derived. A surface free energy density function will be developed from which the surface traction and the related tangent operators can be derived. Motivated by the physics of the asperity contact we will not follow the classical concept that splits normal and tangential contact traction a priory. In addition a dissipation function will be developed, from which the global heat production due to the inelastic effects in the asperity contact can be derived. The parameters for these functions, e.g. road surface texture characteristics and road temperature, will be identified from the detailed contact investigations performed in step one. In a third working package the developed constitutive contact laws will be implemented for a macro-scopic simulation of stationary rolling tires. Goal of this research is to provide a powerful simulation technique which enables studies on the contribution of different assembly parts to the total rolling loss of stationary rolling tires.
在第一个资助期开发的热机械轮胎模型应扩展一个详细的模型,用于描述由于胎面橡胶与粗糙表面的局部粗糙接触而产生的滞后损失。这些研究活动是基于这样一种假设,即轮胎滚动损失中轮胎的总滚动损失中,轮胎滚动损失是由轮胎软质非弹性胎面橡胶与凹凸不平的路面之间的粗糙接触产生的耗散效应引起的。在第一个工作包中,将开发用于详细研究软橡胶与粗糙路面接触的有限元模型。为了简单起见,道路被描述为刚体;粗糙度将通过谱描述来建模。对于胎面橡胶,将采用在第一个资助期推导出的复杂的热力非弹性本构模型。研究轮胎在典型工况下的热机械响应。基于这些在介观长度尺度上的详细研究,应推导出用于宏观模拟的本构接触定律。建立了曲面自由能密度函数,由此可以得到曲面牵引力和相关的切线算符。出于粗糙接触的物理原理,我们不会遵循将法线接触牵引力和切向接触牵引力分开的经典概念。此外,还将推导出一个耗散函数,由该耗散函数可以推导出由于粗糙面接触中的非弹性效应而产生的总产热量。这些功能的参数,例如路面纹理特征和道路温度,将从第一步中进行的详细接触调查中确定。在第三个工作包中,开发的本构接触定律将用于固定滚动轮胎的宏观模拟。这项研究的目的是提供一种强大的模拟技术,能够研究不同装配部件对固定滚动轮胎总滚动损失的贡献。

项目成果

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Thermomechanical contact of rubber‐like solids on rough surfaces
橡胶类固体在粗糙表面上的热机械接触
  • DOI:
    10.1002/pamm.201410103
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Beyer;U. Nackenhorst
  • 通讯作者:
    U. Nackenhorst
Homogenization of thermomechanical tread‐road contact for the investigation of tire rolling resistance
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Beyer;U. Nackenhorst
  • 通讯作者:
    U. Nackenhorst
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