Авто

Розробка шини, яку не можливо проколоти

Візки для гольфу і газонокосарки вже використовують безповітряні шини, і принаймні одна велика компанія виробляє не пневматичні автомобільні шини, але нам ще належить пройти довгий шлях, перш ніж вони з’являться на кожному транспортному засобі, який сходить з конвеєра.

Пошук дизайну, який врівноважує міцність на прокол і еластичність, необхідну для комфортної їзди без ударів, як на звичайних пневматичних шинах, є ключовим моментом.

Не пневматичні шини

Щоб вирішити деякі з проблем, дослідники з Університету Іллінойсу (UI) зосередили увагу на одному компоненті шини — шарі зсуву, який розташований під протектором.

«Шар зсуву — це те, де ви отримуєте максимальну вигоду з точки зору дизайну. Тут у вас є найбільша свобода для вивчення нових і унікальних конфігурацій конструкції», — сказав Кай Джеймс, доцент кафедри аерокосмічної техніки в UI.

Джеймс разом з аспірантом UI Ешерном Махараджем використовували оптимізацію конструкції, комп’ютерний алгоритм для того, щоб придумати різні структурні схеми для шару зсуву не пневматичної шини.

У них була комп’ютерна модель, яка моделювала пружну реакцію на шарі зсуву. Симуляція розраховує здатність матеріалу до розтягування і скручування.

«Ми шукали високий рівень зсуву, тобто, скільки деформації матеріал може витримати під тиском, але нам потрібна жорсткість в осьовому напрямку», — сказав Джеймс.

Ці фізичні навантаження не схожі на старіння або вивітрювання шини, а пов’язані з внутрішнім тиском і напругами — по суті, який тиск матеріал надає сам на себе.

Мета полягає в тому, щоб дизайн шин витримував тиск, але при цьому був еластичним, щоб забезпечити їзду, в якій не відчувається, що ви їдете на сталевих шинах.

«Алгоритми пошуку мають розумні способи стратегічного пошуку в просторі дизайну, так що в кінцевому підсумку вам доведеться тестувати як можна менше різних конструкцій», — сказав Джеймс. «Потім, по мірі того, як ви будете тестувати проєкти, поступово кожен новий дизайн буде поліпшенням попереднього і, в кінцевому підсумку, дизайн стане близьким до оптимального».

Джеймс сказав, що комп’ютерне моделювання структури, подібної до цієї, або будь-якої фізичної системи має рівні складності, закодовані в моделі — модель з більш високою точністю обходиться дорожче.

«З обчислювальної точки зору ми зазвичай говоримо про час, який потрібен для виконання аналізу на потужних комп’ютерах», — сказав Джеймс.

Подальший аналіз вимагатиме співпраці з галуззю.

Дослідження «Оптимізація топології метаматеріалів не пневматичних шин з напругою і обмеженнями на вигин» написано Ешерном Махараджем і Каєм Джеймсом. Воно опубліковане в International Journal for Numerical Methods in Engineering.

Натхнення: econet.ru

Кнопка «Наверх»
Закрыть