اعتبارسنجی شبیه‌سازی مقاومت غلتشی چرخ غیر محرک از طریق اجزاء محدود با آزمون‌های تجربی

ماشین های کشاورزی

مقاله 18، دوره 5، شماره 2 - شماره پیاپی 10، 1394، صفحه 415-427   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v5i2.28463

نویسندگان

نسا دیباگر¹؛ عارف مردانی کرانی^{* 2}؛ اسعد مدرس مطلق²؛ حجت جعفری²

¹دانشجوی دکتری مکانیک بیوسیستم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

²گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در این مطالعه به‌منظور تحلیل برهم‌کنش تایر متحرک- خاک از دو روش عددی و تجربی استفاده شد تا تأثیر تغییرات سرعت پیشروی، بار دینامیکی و فشار باد تایر روی مقاومت غلتشی آن مورد بررسی قرار گیرد. در روش عددی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود آباکوس (ABAQUS/ Explicit) برای شبیه‌سازی خاک به‌عنوان ماده الاستو پلاستیک از مدل دراکر- پراگر و برای طراحی مؤلفه‌های سازنده تایر به‌عنوان لاستیک تراکم‌ناپذیر از مدل مواد هایپرالاستیک کرنش محدود و الاستیک استفاده شد. آزمون‌های تجربی نیز با استفاده از آزمونگر تک چرخ و انباره خاک در سطوح مختلفی از سرعت پیشروی، فشار باد تایر و بار دینامیکی انجام گرفتند. مقایسه نتایج حاصل از هر دو روش حاکی از مطابقت خوب نتایج شبیه‌سازی و اندازه‌گیری مقاومت غلتشی در سرعت پیشروی، بار دینامیکی و فشار بادهای مختلف است. در هر دو آزمون با افزایش بار دینامیکی تایر میزان مقاومت غلتشی به‌طور معنی‌داری افزایش یافت به‌طوری‌که ضریب همبستگی بین نتایج تجربی و عددی در کمترین و بیشترین بار به‌ترتیب برابر 8/0 و 78/0 می‌باشد. تغییرات فشار باد تایر و مقاومت غلتشی آن در هر دو آزمون نسبت معکوسی با هم داشته و در آزمون‌های عددی شیب تغییرات مقاومت غلتشی در برابر فشار باد تایر نسبت به آزمون‌های تجربی کمتر بوده است.

کلیدواژه‌ها

اجزاء محدود؛ انباره خاک؛ برهم‌کنش تایر متحرک- خاک؛ مقاومت غلتشی

مراجع

1. Bolarinwa, E. O., and O. A. Olatunbosun. 2004. Finite element simulation of the tyre brust test. School engineering: University of Birmingham, Edgaston, UK.

2. Gent, A. N., and J. D. Walter. 2006. The Pneumatic Tire, National highway traffic safety administration, Department of Transportation, US.

3. Goreishy, M. H. R. 2003. Modeling of the non-linear deformation in steel-belted radial tyres under inflation loading. Journal of Iranian Polymer 12: 57-65.

4. Goreishy, M. H. R. 2007. Finite element of the steel-belted radial tyre with tread pattern under contact load. Journal of Iranian Polymer 15: 667-674.

5. Hambelton, J. P., and A. Drescher. 2008. Modeling wheel - induced rutting in soils: Indentation. Joarnal of Terramechanics 45: 201-211.

6. Kaiming, X. 2010. Finite element modeling of tire/terrain interaction: Application to predicting soil compaction and tire mobility. Joarnal of Terramechanics 37: 349-412.

7. Karaytu, B. 2009. Footprint analysis of radial passenger tire. Cukurova University, Cukurova.

8. Lee, J. H. 2011. Finite element modeling of interfacial forces and contact stresses of pneumatic tire on fresh snow for combined longitudinal and lateral slips. Journal of Terramechanics 48: 171-197.

9. Meshkani, M. 2011. A study of interaction between soil (Urmia soil) and cutting blade (wide and narrow) using discrete element method. Factuality of agriculture, Urmia University, Urmia.

10. Mohsenimanesh, A., S .M. Ward, O. M. Owendeph, and A. Javadi. 2008. Modeling of pneumatic tractor tyre interaction with multi-layered soil. Biosystems Engineering 1-8.

11. Mohsenimanesh, A., S. M. Ward, and M. D. Gilchrist. 2009. Stress analysis of a multi- laminated tractor tyre using non-linear 3D finite element analysis. Materials and design 30: 1124-1132.

12. Regli, G., A. Handke, and M. Bütikofer. 1993. Material laws as a basis for simulation models for the calculation of wheel-soil interaction examination using the finite element method. Journal of Terramechanics 30: 165-179.

13. Xia, K. 2011. Finite element modeling of tire/terrain interaction: Application to predicting soil compaction and tire mobility. Journal of Terramechanics 48: 113-123.