Разработка шины, которую не возможно проколоть

Тележки для гольфа и газонокосилки уже используют безвоздушные шины, и по крайней мере одна крупная компания производит непневматические автомобильные шины, но нам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они появятся на каждом транспортном средстве, сходящем с конвейера.

Поиск дизайна, который уравновешивает прочность на прокол и эластичность, необходимую для комфортной езды без ударов, как на обычных пневматических шинах, является ключевым моментом.

Непневматические шины

Чтобы решить некоторые из проблем, исследователи из Университета Иллинойса (UI) сосредоточили внимание на одном компоненте шины - слое сдвига, который находится под протектором.

«Слой сдвига - это то, где вы получаете максимальную выгоду с точки зрения дизайна. Здесь у вас есть наибольшая свобода для изучения новых и уникальных конфигураций конструкции», - сказал Кай Джеймс, доцент кафедры аэрокосмической техники в UI.

Джеймс вместе с аспирантом UI Ешерном Махараджем использовали оптимизацию конструкции, компьютерный алгоритм для того, чтобы придумать различные структурные схемы для слоя сдвига непневматической шины.

У них была компьютерная модель, которая моделировала упругую реакцию на слое сдвига. Симуляция рассчитывает способность материала к растяжению и скручиванию.

«Мы искали высокий уровень сдвига, то есть, сколько деформации материал может выдержать под давлением, но нам нужна жесткость в осевом направлении», - сказал Джеймс.

Эти физические нагрузки не похожи на старение или выветривание шины, а связаны с внутренним давлением и напряжениями - по существу, какое давление материал оказывает сам на себя.

Цель состоит в том, чтобы дизайн шин выдерживал давление, но при этом был эластичным, чтобы обеспечить езду, в которой не ощущается, что вы едете на стальных шинах.

«Алгоритмы поиска имеют умные способы стратегического поиска в пространстве дизайна, так что в конечном итоге вам придется тестировать как можно меньше различных конструкций», - сказал Джеймс. «Затем, по мере того, как вы будете тестировать проекты, постепенно каждый новый дизайн будет улучшением предыдущего и, в конечном итоге, дизайн станет близким к оптимальному».

Джеймс сказал, что компьютерное моделирование структуры, подобной этой, или любой физической системе имеет уровни сложности, закодированные в модели - модель с более высокой точностью обходится дороже.

«С вычислительной точки зрения мы обычно говорим о времени, которое требуется для выполнения анализа на мощных компьютерах», - сказал Джеймс.

Дальнейший анализ потребует сотрудничества с отраслью.

Исследование «Оптимизация топологии метаматериалов непневматических шин с напряжением и ограничениями на изгиб» написано Ешерном Махараджем и Каем Джеймсом. Оно опубликовано в International Journal for Numerical Methods in Engineering. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet