539.3 Моделирование стационарного качения массивной шины по беговому барабану с учетом диссипации энергии в резине

Белкин А. Е. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Семенов В. К. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)

МАССИВНАЯ ШИНА, БЕГОВОЙ БАРАБАН, СТАЦИОНАРНОЕ КАЧЕНИЕ, ДИССИПАЦИЯ ЭНЕРГИИ, СОПРОТИВЛЕНИЕ КАЧЕНИЮ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ВЯЗКОУПРУГОСТЬ, КОНТАКТНАЯ ЗАДАЧА.


doi: 10.18698/2309-3684-2016-1-1737


Рассмотрена задача математического моделирования испытаний по обкатке массивной шины на стенде с беговым барабаном, в ходе которых определены характеристики сопротивления качению шины. Подробно изложены основные этапы построения модели. Приведена формулировка контактной задачи свободного стационарного качения шины по испытательному барабану с учетом рассеяния энергии в резине при циклическом деформировании. Вязкоупругое поведение резины описано с помощью модели Бергстрема — Бойс, числовые параметры которой установлены по результатам испытаний образцов. Условия контакта в нормальном и тангенциальном направлениях сформулированы с использованием функций внедрения, для выполнения контактных ограничений применен метод штрафа. Численное решение трехмерной задачи вязкоупругости получено методом конечных элементов. Для оценки адекватности построенной модели проведено сравнение результатов расчетов с данными испытаний массивной шины на стенде Hasbach по значениям полученных сил сопротивления качению при различных
нагрузках на шину. Сопоставлены распределения давления в площади контакта, полученные расчетным путем и экспериментально с применением оборудования фирмы XSENSOR Technology Corporation.


[1] Bapat C.N., Batra R.C. Finite plane strain deformations of nonlinear viscoelastic rubber-covered rolls. International journal for numerical methods in engineering, 1984, vol. 20, pp. 1911–1927.
[2] Oden J.T., Lin T.L. On the general rolling contact problem for finite deformations of a viscoelastic cylinder. Computer methods in applied mechanics and engineering, 1986, vol. 57, issue 3, pp. 297–367.
[3] Oden J.T., Lin T.L., Bass J.M. A finite element analysis of the general rolling contact problem for a viscoelastic rubber cylinder. Tire science and technology, 1988, vol. 16, no. 1, pp. 18–43.
[4] Le Tallec P., Rahier C. Numerical models of steady rolling for non-linear viscoelastic structures in finite deformations. International journal for numerical methods in engineering, 1994, vol. 37, pp. 1159–1186.
[5] Nackenhorst U. The ALE-formulation of bodies in rolling contact: theoretical foundations and finite element approach. Computer methods in applied mechanics and engineering, 2004, vol. 193, issues 39–41, pp. 4299–4322.
[6] Wriggers P. Finite element algorithms for contact problems. Archives of computational methods in engineering, 1995, vol. 2, issue 4, pp. 1–49.
[7] Guangdi Hu, Wriggers P. On the adaptive finite element method of steady-state rolling contact for hyperelasticity in finite deformations. Computer methods in applied mechanics and engineering, 2002, vol. 191, no. 13, pp. 1333–1348.
[8] Bergström J.S., Boyce M.C. Constitutive modeling of the large strain timedependent behavior of elastomers. J. Mech. Phys. Solids., 1998, vol. 46, pp. 931–954.
[9] Bergström J.S., Boyce M.C. Mechanical behavior of particle filled elastomers. Rubber Chem. Technol., 1999, vol. 72, pp. 633–656.
[10]Семенов В.К., Белкин А.Е. Математическая модель вязкоупругого поведения резины при циклическом нагружении. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2014, № 2, с. 46–51.
[11]Белкин А.Е., Даштиев И.З., Лонкин Б.В. Моделирование вязкоупругости полиуретана при умеренно высоких скоростях деформирования. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 3, с. 39–54.
[12]Семенов В.К., Белкин А.Е., Веселов И.В. Экспериментальное исследование контакта, сопротивления качению и саморазогрева массивной шины при обкатке на барабанном стенде. Инженерный вестник. Электронный научно-технический журнал, 2014, № 12, с. 151–160.


Белкин А. Е., Семенов В. К. Моделирование стационарного качения массивной шины по беговому барабану с учетом диссипации энергии в резине. Математическое моделирование и численные методы, 2016, №1 (9), c. 17-37



Скачать статью

Количество скачиваний: 829