АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН

THE ANALYSIS OF THE STREES-STATE STATE AND DURABILITY OF THE PNEUMATIC TIRES

- вед. специалист, к. т.н., - зав. лаб., д. т.н., проф.

Холдинговая компания «ЛОйл НЕФТЕХИМ», проектный центр «СПЕКТР»

Институт машиноведения им. РАН, Москва

Пневматические шины являются сложным и важным элементом конструкции автомобиля, обеспечивающим его основные эксплуатационные характеристики: надежность и долговечность, устойчивость и управляемость, комфортабельность, скоростные и тормозные свойства. Шина представляет собой многослойную композитную конструкцию, подвергающуюся неосесимметричному нагружению и испытывающую значительные деформации и изменения кривизны профиля. Для ее расчета необходимо применять нелинейные алгоритмы и модели, учитывающие ее многослойную структуру.

С использованием МКЭ предложен и обоснован метод моделирования трехмерной резинокордной структуры радиальных пневматических шин с помощью объемных изотропных элементов, различных для нитей корда и резиновой матрицы, что позволяет изучать концентрации напряжений и прогнозировать зоны разрушения шин в процессе проектирования. Расчетные величины НДС резиновой матрицы сопоставлены с экспериментальными данными, определенными методом фотоупругости.

На основе расчета циклов деформаций в элементах шины при качении разработан подход к определению гистерезисных потерь и теплообразования в шине. Определено поле температур шины при различных скоростях движения.

Для прогнозирования работоспособности шин предложен критерий оценки циклического напряженно-деформированного состояния с учетом температуры саморазогрева - комплексный показатель, учитывающий максимальное значение деформаций за цикл, размах цикла и температуру в произвольной точке профиля шины. Локализация экстремальных значений комплексного показателя сопоставлена с зонами разрушения шин при испытаниях (Рис.1).

Рис.1 Результаты расчета величины комплексного показателя (а)

и характер разрушения в надбортовой зоне шины 12R22.5 (б):

1 – зона максимального значения комплексного показателя; 2 – область начала образования трещины