Thermomechanische Analyse von stationär rollenden Reifen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Udo Nackenhorst
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189716259

Nachdem im ersten Förderzeitraum ein leistungsfähiges Berechnungsmodell für die thermo-mechanische Simulation stationär rollender Reifenstrukturen entwickelt wurde, soll dieses jetzt um die mesoskopischen Vorgänge beim Kontakt des Laufstreifengummis mit der rauen Fahrbahnoberfläche erweitert werden. Diesen Forschungen liegt die Hypothese zugrunde, dass durch den Asperitenkon-takt des inelastischen Gummis ein nennenswerter Beitrag zum Rollwiderstand geleistet wird.In einem ersten Arbeitspaket sollen dafür mittels detaillierter Finite Element Modelle Untersuchungen zum Kontakt des Laufstreifengummis mit rauen Fahrbahnoberflächen durchgeführt werden. Die Fahr-bahnrauhigkeit wird mittels einer Spektralzerlegung beschrieben, wobei die Fahrbahn weiterhin als starr angenommen wird. Der Gummi wird mit dem in der ersten Förderperiode entwickelten inelastischen thermo-mechanischen Materialmodell beschrieben. An solchen repräsentativen Kontaktelementen soll das Kontaktverhalten unter reifentypischen Betriebsbedingungen untersucht werden. In einem zweiten Arbeitspaket soll ein makroskopisches Kontaktgesetz entwickelt werden. Aufgrund der mesoskopischen Kontaktphysik wird dabei nicht die klassische Aufspaltung in den Normal- und Tangentialkontakt angestrebt. Ziel ist die Bereitstellung einer freien Kontaktenergiefunktion, aus der die Kontaktspannungen sowie die Tangentialoperatoren abgeleitet werden können. Gleichzeit wird eine Dissipationsfunktion ermittelt, die den Wärmeeintrag zufolge des Asperitenkontaktes des inelasti-schen Materials beschreibt. Die Parameter dieser Funktionen, wie z.B. Fahrbahnrauigkeiten und Fahrbahntemperatur, sind aus den numerischen Studien des ersten Arbeitspaketes zu identifizieren. Im dritten Arbeitspaket werden die thermo-mechanischen Kontaktmodule in das makroskopische Si-mulationsmodell rollender Reifen implementiert. Ziel ist es, ein detailliertes thermo-mechanisches Simulationsmodell für stationär rollende Reifen bereitzustellen, das ein Studium der Beiträge einzelner Baugruppen zum Rollwiderstand ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen