Experimentally determined material parameters for temperature prediction of an automobile tire using finite element analysis.
Date
2016-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The following report documents the experimental determination and validation
of a tires material parameters for use in a thermal nite element simulation
procedure. Uni-axial tensile tests were performed on tire samples. The
force displacement response of each was used to determine material properties
by means of direct curve ts and iterative numerical procedures. Equivalent
nite element simulation models were used to validate the properties. Hysteresis
behaviour of the rubber regions were identi ed by dynamic mechanical
analysis. Material de nitions were incorporated into existing nite element
models developed by Maritz (2015) to predict the steady-state heat generation
and temperature distribution within a tire due to hysteresis. The use
of material properties from literature resulted in inaccurate model predictions
when compared to experimental measurements. A series of validation experiments
and equivalent simulations were performed in order to evaluate the
resulting structural response. The updated models provided accurate predictions
of structural deformation and tread contact pressure distributions under
a variety of loading conditions. Experimental rolling tire temperature measurements were taken on a test bench. A comparison of the results with those obtained from the equivalent thermal models revealed remarkable similarities and improvements.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die volgende verslag dokumenteer die eksperimentele bepaling en bekragtiging van 'n voertuig band se materiale eienskappe vir gebruik in 'n termiese eindige element simulasie prosedure. Eenassige trek toetse is uitgevoer op monsters van 'n band. Die krag verplasingsgedrag van elk is gebruik om materiale eienskappe te bepaal deur middel van direkte kurwe passings en iteratiewe numeriese prosedures. Ekwivalente eindige element simulasie modelle is gebruik om die eienskappe te veri eer. Histerese gedrag van die rubber streke is identi seer deur dinamiese meganiese analise. Materiale de nisies is opgeneem in bestaande eindige element modelle ontwikel deur Maritz (2015) om die bestendige toestande hitte generasie- en temperatuurverspreiding binne in 'n band te voorspel as gevolg van histerese. Die gebruik van materiale eienskappe vanuit die literatuur het gelei tot onakkurate model voorspellings in vergelyking met eksperimentele resultate. 'n Reeks validasie eksperimente en ekwivalente simulasies is uitgevoer om die resulterende strukturele gedrag te evalueer. Die op-gedateerde modelle het akkurate voorspellings voorsien van strukturele vervorming en loopvlak kontak druk verspreiding onder 'n reeks belasting toestande. Eksperimentele rollende band temperatuur metings is geneem op 'n toetsbank. 'n Vergelyking van die resultate met dié vanaf die ekwivalente termiese modelle het merkwaardige ooreenkomste en verbeteringe uitgelig.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die volgende verslag dokumenteer die eksperimentele bepaling en bekragtiging van 'n voertuig band se materiale eienskappe vir gebruik in 'n termiese eindige element simulasie prosedure. Eenassige trek toetse is uitgevoer op monsters van 'n band. Die krag verplasingsgedrag van elk is gebruik om materiale eienskappe te bepaal deur middel van direkte kurwe passings en iteratiewe numeriese prosedures. Ekwivalente eindige element simulasie modelle is gebruik om die eienskappe te veri eer. Histerese gedrag van die rubber streke is identi seer deur dinamiese meganiese analise. Materiale de nisies is opgeneem in bestaande eindige element modelle ontwikel deur Maritz (2015) om die bestendige toestande hitte generasie- en temperatuurverspreiding binne in 'n band te voorspel as gevolg van histerese. Die gebruik van materiale eienskappe vanuit die literatuur het gelei tot onakkurate model voorspellings in vergelyking met eksperimentele resultate. 'n Reeks validasie eksperimente en ekwivalente simulasies is uitgevoer om die resulterende strukturele gedrag te evalueer. Die op-gedateerde modelle het akkurate voorspellings voorsien van strukturele vervorming en loopvlak kontak druk verspreiding onder 'n reeks belasting toestande. Eksperimentele rollende band temperatuur metings is geneem op 'n toetsbank. 'n Vergelyking van die resultate met dié vanaf die ekwivalente termiese modelle het merkwaardige ooreenkomste en verbeteringe uitgelig.
Description
Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2016.
Keywords
Hysteresis, Automobiles -- Tires -- Heat measurements, Finite element method, UCTD