مدل‌سازي برهمكنش تاير- خاك به روش اجزاي محدود غير خطي با استفاده از نرم افزار متلب

Simulation of Tire-Soil Interaction Using Nonlinear Finite Element Method with MATLAB

در اين پژوهش مدل برهمكنش جديدي از تاير- خاك با نگاهي خاص به مدل اجزاي محدود دو بعدي رشته­هاي مقاوم تاير شبيه‌سازي شد. هدف در اين مدل جديد، در مقايسه با ساير مدل­هاي موجود، يافتن يك رابطه­ي رياضي براي كل تاير نبوده، بلكه اجزاي اصلي ساختار مكانيكي تاير مبناي كار قرار گرفته و نحوه­ي مدل­سازي الياف مقاوم تاير به عنوان پيچيده­ترين بخش مدل اجزاي محدود دو بعدي با بيان جزئيات ارائه گرديد. همچنين بازسازي مدل ديواره­ي تاير به عنوان يك ماده­ي ابرالاستيك و مدل خاك نيز به عنوان يك ماده­ي الاستوپلاستيك مورد بررسي قرار گرفت. به منظور انجام يك شبيه­­سازي مؤثر، ضرايب مكانيكي خاك لوم- سيلتي به دقت اندازه­گيري شدند. نتايج برنامه­نويسي در نرم­افزار MATLAB7 نشان داد كه تاير راديال نسبت به تاير باياس در شرايط يكسان بر روي خاك لوم- سيلتي داراي بازده كششي بالاتري بود. در زماني كه نيروي كشش خالص براي هر دو تاير يكسان بود، در تاير باياس نسبت به تاير راديال كاهش حركت (لغزش) بيشتري واقع شد و نيروي كشش ناخالص نيز اندكي افزايش يافت. همچنين نتايج شبيه‌سازي و آزمايش­ها نشان دادند كه تاير راديال نسبت به تاير باياس بر روي خاك لوم- سيلتي در شرايط يكسان داراي مقاومت غلتشي كمتري بود. بر اساس نتايج شبيه­سازي، تأثير لغزش، فشار باد و سختي مكانيكي خاك بر روي بازده كششي به طور رضايت بخشي پيش­بيني شد. نتايج شبيه­سازي تاير- خاك­ كه با نتايج آزمايش­هاي عملي مقايسه گرديد، تأييدكننده­ي قابليت­هاي اين مدل‌سازي عددي مي‌باشد.

In this study, a simulation of tire–soil interaction model was considered with special view to two-dimensional (2-D) FEM model of carcass. Coefficients of mechanical behavior of silty-loam soil were accurately measured to obtain an effective simulation. The results of simulation which was implemented in MatLab7, showed that the radial-ply tire had greater tractive efficiency than bias tire at the same conditions on silty-loam soil. Bias-ply tire had greater motion reduction (slip) and gross traction had slightly greater than radial-ply tire when the net traction force was the same for each tire. Also results of simulation and tests showed that the radial-ply tire had less rolling resistance than bias-ply tire on silty-loam soil at the same conditions. Based on simulation results, the effects of slip, inflation pressure and mechanical stiffness of soil on tractive efficiency were satisfactorily predicted.