Rolldynamik des Luftreifens mit einer Vielteilchenmethode und der Methode der Finiten Elemente

Dynamics of Rolling of a Pneumatic Tire with a Multi-Particle-Method and the Method of Finite Elements

  • In dieser Arbeit wird ein Weg vorgestellt, auf dem mit vertretbarem Aufwand der Übergangszustand vom abgeplatteten, stehenden zum stationär rollenden Luftreifen mit einer Kombination aus Einschicht- und Mehrschichtmodellen simuliert werden kann. Zur Analyse der äußeren Mechanik des instationär rollenden Reifens wird basierend auf der Vielteichenmethode (s. [Böhm.66a, Gallrein.92, Zachow.97, u.v.a.]) ein Einschichtmodell aufgebaut. Dieses liefert die Kontaktkräfte und die Felgenbewegung, welche dIn dieser Arbeit wird ein Weg vorgestellt, auf dem mit vertretbarem Aufwand der Übergangszustand vom abgeplatteten, stehenden zum stationär rollenden Luftreifen mit einer Kombination aus Einschicht- und Mehrschichtmodellen simuliert werden kann. Zur Analyse der äußeren Mechanik des instationär rollenden Reifens wird basierend auf der Vielteichenmethode (s. [Böhm.66a, Gallrein.92, Zachow.97, u.v.a.]) ein Einschichtmodell aufgebaut. Dieses liefert die Kontaktkräfte und die Felgenbewegung, welche dann als Ausgangsdaten zur Analyse des inneren Spannungs- und Deformationszustandes mit einem extra dafür entwickelten FE-Code verwendet werden. Die Zeitintegration des Vielteichenmodells für die äußere Mechanik erfolgt explizit nach einem adaptierten PK-Verfahren. In dem FE-Programm ist als Zeitintegrationsschema für die innere Mechanik des Gürtelreifens der Energie-Impuls-Erhaltungsalgorithmus (EMA) [Tarnow.93, Simo.92, Gonzales.96b, u.a.] implementiert. Dabei werden Stab- und Volumenelemente mit KIRCHHOFFschem Material verwendet. Außerdem kommen neu entwickelte, sehr robuste Volumenelemente mit MOONEY-RIVLIN-Material zum Einsatz, die bei speziellen Problemen bis zu 70mal schneller rechnen, als die dem Autor zugänglichen, am Markt vorhandenen Elemente.show moreshow less
  • In this work a method is presented, with which the simulation of the transitional stages from the flattened, standing towards the stationary rolling pneumatic tire becomes possible at an justifiable effort, using a combination of a one layer and a multi layer model. For the analysis of the outer mechanics of the non-stationary rolling tire a one layer model is established, based on the multi-particle-method [Böhm.66a, Gallrein.92, Zachow.97]. It provides both the contact forces and the rim movemIn this work a method is presented, with which the simulation of the transitional stages from the flattened, standing towards the stationary rolling pneumatic tire becomes possible at an justifiable effort, using a combination of a one layer and a multi layer model. For the analysis of the outer mechanics of the non-stationary rolling tire a one layer model is established, based on the multi-particle-method [Böhm.66a, Gallrein.92, Zachow.97]. It provides both the contact forces and the rim movement, which then are used as initial data for the analysis of the inner stress and deformation state, calculated with a FE-code, developed especially for this purpose. The time-integration of the multi-particle-model for the outer mechanics is carried out explicitly with an adapted P-K-technique. In the FE-program the energy momentum conserving algorithm (EMA) [Tarnow.93, Simo.92, Gonzales.96b] is implemented as the time integration schema for the inner mechanics of the belted tire. Therefore rod- and volume elements with KIRCHHOFF material model are employed. Furthermore newly developed, very robust volume elements with MOONEY-RIVLIN material model are deployed, which, at specific problems, work up to 70 times faster than the for the author accessible, on the market available elements.show moreshow less

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Metadaten
Author: Jens-Uwe Gleu
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-2682
Advisor:Prof. Dr.-techn. Friedrich Böhm
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2001/08/02
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Date of final exam:2001/02/23
Release Date:2001/08/02
Tag:Finite Elemente Meth; Innere und Äußere Reifenmechanik; Vielteilchenmethode; instationäre Schichtmodelle des Gürtelreifens; transiente Rolldynamik
finite element me; inner and outer tire mechanics; multi-particle-method; non-stationary layered models of belted tires; transient dynamics of rolling
Institutes:Fachbereich 10 - Verkehrswesen und Angewandte Mechanik -ohne Zuordnung zu einem Institut-
Dewey Decimal Classification:600 Technik, Technologie
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)