Разрабатываются автомобильные шины которые невозможно проколоть

Разрабатываются автомобильные шины которые невозможно проколоть

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

Ключевым моментом является поиск дизайна, который уравновешивает прочность на прокол и эластичность, необходимую для комфортной езды без ударов, как у обычных пневматических шин.

Чтобы решить некоторые из проблем, исследователи из Университета Иллинойса 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 U Я.

Разрабатываются автомобильные шины которые невозможно проколоть

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

GOODYEAR ПРЕДСТАВИЛА КОНЦЕПТ «ШИНЫ-ПРОПЕЛЛЕРЫ» ДЛЯ ЛЕТАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

У них было компьютерное моделирование, которое моделировало 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 давлением материал оказывает на себя.

«Помимо определенного уровня стресса, материал потерпит деформацию», — сказал Джеймс. «Таким образом, мы включаем ограничения напряжения, гарантируя, что, какой бы ни была конструкция, напряжение не превышает предел прочности материала конструкции.

ШИНЫ ОТ ЯПОНСКОЙ КОМПАНИИ SUMIMOTO СМОГУТ ГЕНЕРИРОВАТЬ ЭНЕРГИЮ ОТ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕС

«Существуют также ограничения на изгиб. Если у вас есть узкий, тонкий элемент, скажем, стойка внутри элемента, он подвергается сжатию, которое может быть подвержено изгибу. У нас есть способы математически предсказать, какой уровень силы будет вызывать изгиб в конструкции и изменив его соответствующим образом, в зависимости от того, как вы взвесите каждое из требований к конструкции — изгиб, напряжение, жесткость, сдвиг и каждую их комбинацию, — вы получите другой дизайн».

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.

Джеймс объяснил, поскольку компьютерное моделирование работает, чтобы найти оптимальный вариант, оно устраняет структурные шаблоны, которые не являются оптимальными. Он начинается с блока, имитируемого компьютером, из сыпучего материала, из которого будет изготовлена ​​шина. Поскольку сплошной блок не обладает большой эластичностью, материал практически обрезается, оставляя место для гибкости.

«Если вы вырезаете отверстия в материале до тех пор, пока он не станет чем-то похожим на шахматную доску, у вас также будет половина исходной жесткости», — сказал он. «Теперь, если вы сделаете гораздо более сложную схему, вы можете настроить жесткость».

HANKOOK ПОКАЗАЛА НОВЫЕ ФУТУРИСТИЧНЫЕ ШИНЫ ДЛЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЭЛЕКТРОКАРОВ БУДУЩЕГО

Очевидно, что число потенциальных дизайнов бесконечно, но нереально проверить каждый дизайн. И важно отметить, что алгоритм не заканчивается выделением единственного оптимального дизайна.

«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, дизайном, близким к оптимальному».

источник: techxplore