اعتبار سنجي شبيه سازي اجزاي محدود مقاومت غلتشي چرخ غير محرك با آزمون هاي تجربي

Validation of the finite element simulation to estimate rolling resistance of a non-driving wheel with experimental tests

در اين مطالعه به منظور شبيه سازي بر همكنش تاير- خاك از روش اجزاي محدود و نرم افزار آباكوس/ اكسپليسيت استفاده شده است تا تاثير تغييرات سرعت پيشروي، بار عمودي و فشار باد تاير روي مقاومت غلتشي آن مورد بررسي قرار گيرد. براي شبيه سازي خاك به عنوان ماده الاستو پلاستيك از مدل دراگر- پراگر و براي مدل كردن تاير به عنوان لاستيك تقريبا تراكم ناپذير از مدل هايپر الاستيك كرنش محدود استفاده شده است. آزمون هاي تجربي نيز با استفاده از آزمونگر تك چرخ و انباره خاك در سه سطح از سرعت پيشروي و فشار باد تاير و در پنج سطح از بار عمودي انجام گرفته اند. مقايسه نتايج حاصل از هر دو روش حاكي از مطابقت خوب نتايج در سرعت ها، بارهاي عمودي و فشار بادهاي مختلف روي مقاومت غلتشي است. در هر دو آزمون با افزايش بار عمودي تاير ميزان مقاومت غلتشي به طور معني داري افزايش يافته است بطوري كه ضريب همبستگي بين نتايج تجربي و عددي در كمترين و بيشترين بار عمودي به ترتيب برابر 80 و 78 درصد مي باشد. تغييرات فشار باد تاير و مقاومت غلتشي در هر دو آزمون نسبت معكوسي با هم داشته و در آزمون هاي عددي شيب تغييرات مقاومت غلتشي در برابر فشار باد تاير نسبت به آزمون هاي تجربي كمتر است.

A non-linear finite element (FE) model of the interaction of a tire with soil surface was developed to investigate the influence of the forward speed, tire inflatation pressure and vertical load on rolling resistance using ABAQUS/Explicit code. The soil model as elastic-plastic material was simulated with a Drucker-Prager model and considered realistic soil properties'. User subroutine for finite strain hyper elasticity model is developed to model nearly incompressible rubber material for the tire. The empirical tests were concluded at three levels of the wheel load and tire inflatation pressure and four levels of speed to obtain the rolling resistance of the tire using a soil-bin tester.Numracal results are compared with preliminary experimental data obtained from the soil-bin tests. The comparison showed reasonably good agreement between the computed and measured general pattern of the rolling resistance at the tire-soil interface under different speeds, vertical loads and inflation pressures. In both tests, the amount of the tire rolling resistance significantly increased with increasing of tire vertical load. Correlation coefficient between experimental and numerical data, in the minimum and maximum vertical loads was 80 and 87 percent, respectively. The tire inflatation pressure and rolling resistance variables had inverse relation with to gather the numerical test, towards the experimental test. The slope of tire inflatation pressure variables on rolling resistance was lesser