低摩耗タイヤの開発を目的としたゴム材料摺動面直下の応力測定

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本年度はゴムの粘弾性特性に影響を及ぼす摩擦速度について注目し、摩擦速度を2mm/s, 5mm/s, 10mm/s, 20mm/sと変えた時のゴムロールと相手面レンズとの摩擦・摩耗特性を求めた。またその時の光弾性干渉縞を測定することにより、回転するゴムロールの摩擦を受ける接触面近傍での応力分布を求めることができた。低摩擦速度時には干渉縞がはっきりと観察できるが、摩擦速度が速くなると干渉縞がコントラストが低下した。これは、画像取込みの速度が1/30sと一定であるため画像の取込み中にゴムロールの移動距離が伸び、画像が多少平均化されたためであると考えられる。ゴム試料は相手面レンズと接触する前部は圧縮応力を、接触する後部は引張応力を受けるが、定常摩擦状態で比較すると摩擦速度が速いほど接触面の後方に生ずる最大引張応力が大きくなっている。このとき、圧縮側では摩擦速度の違いによる最大圧縮応力値の明確な差は観察されなかった。なお、相手面ガラスとの接触面直下での縞次数は摩擦速度が速くなるほど大きくなった。光弾性干渉縞は最大せん断応力を示していることから、摩擦速度が増すほど接触面直下でのせん断応力が高くなり摩耗が増加することを意味している。このことは、比摩耗量が摩擦速度の増加とともに大きくなっていくことと一致している。摩擦係数は速度の増加により減少していることから、パターン摩耗では比摩耗量は摩擦面直下の最大せん断応力により決められることが分かった。また、ゴムロールの摩擦のシミュレーションを行い、その結果を確認した。