Finite-Elemente-Simulation der Reifen-Fahrbahn-Interaktion/Finite element simulation of the tire-pavement-interaction

Bauingenieur ◽  
2016 ◽  
Vol 91 (12) ◽  
pp. 506-517
Author(s):  
Michael Kaliske ◽  
Felix Hartung ◽  
Ines Wollny
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Finite Element Simulation ◽  
Element Simulation ◽  
Finite Elemente

Die Entwicklung dauerhafter Fahrbahnkonstruktionen erfordert die Kenntnis der Beanspruchungszustände in der geschichteten Fahrbahnstruktur infolge der darüber rollenden Reifen, wobei die Beanspruchungszustände einerseits vom Fahrbahnaufbau selbst, vom vorherrschenden Temperaturzustand und von der Art der Einwirkung (Reifenlast, Geschwindigkeit, Reifentyp etc.) abhängen. Die Kontaktspannungsverteilung in der Reifenaufstandsfläche hängt zusätzlich von den Reibeigenschaften zwischen Reifengummi und rauer Fahrbahnoberfläche ab. Im Beitrag wird ein gekoppeltes Finite Elemente (FE) Modell der Reifen-Fahrbahn-Interaktion vorgestellt, das eine realitätsnahe Abbildung der genannten Einflüsse ermöglicht. Es besteht aus einem thermomechanischen FE-Modell der geschichteten Fahrbahn und einem thermomechanischen FE-Reifenmodell, die über eine Programmschnittstelle sequenziell gekoppelt sind. Die angewendete relativkinematische (Arbitrary Langrangian Eulerian (ALE)) Formulierung der Fahrbahn und des Reifens ermöglicht eine numerisch effiziente Beschreibung des stationär rollenden Reifens auf der Fahrbahn. Die Erfassung der Reibeigenschaften von Gummi auf der rauen Fahrbahnoberfläche erfolgt numerisch über eine mehrskalige Reibhomogenisierungsprozedur. Anhand von Beispielen wird das Potenzial des Reifen-Fahrbahn-Interaktionsmodells für Strukturuntersuchungen aufgezeigt.

Numerische Abbildung von Beton mit einem plastischen Schädigungsmodell – Grundlegende Untersuchungen zu Normalbeton und UHPC/Finite element simulation of concrete with a plastic damage model – Basic studies on normal strength concrete and UHPC

Bauingenieur ◽  
2015 ◽  
Vol 90 (06) ◽  
pp. 252-264 ◽  
Author(s):  
Dominik Kueres ◽  
Alexander Stark ◽  
Martin Herbrand ◽  
Martin Classen
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Finite Element Simulation ◽  
Damage Model ◽  
Normal Strength Concrete ◽  
Numerische Simulation ◽  
Plastic Damage ◽  
Element Simulation ◽  
Finite Elemente ◽  
Normal Strength ◽  
Basic Studies

Die numerische Simulation des Tragverhaltens von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen mit nicht-linearen Finite-Elemente-Modellen gewinnt in der konstruktiven Ingenieurpraxis zunehmend an Bedeutung. In kommerziellen Finite-Elemente-Programmen stehen dem Anwender unterschiedliche Möglichkeiten zur Abbildung des Betonverhaltens in Form von plastischen Materialmodellen zur Verfügung. Zur Anwendung dieser Materialmodelle ist dabei in der Regel die Kenntnis des Betontragverhaltens unter einaxialer Druck- und Zugbeanspruchung erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden verschiedene Ansätze zur mathematischen Beschreibung dieser konstitutiven Beziehungen für Normalbeton und ultrahochfesten Beton (UHPC) vorgestellt und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit in plastischen Materialmodellen untersucht. Darauf aufbauend werden numerische Simulationen mit einem plastischen Schädigungsmodell unter Verwendung eines einheitlichen Parametersatzes durchgeführt und mit den Ergebnissen experimenteller Untersuchungen verglichen. Die Untersuchungen umfassen hierbei Materialprüfungen an Normalbeton und UHPC unter verschiedenen ein- und mehraxialen Spannungszuständen. Durch die Wahl geeigneter konstitutiver Beziehungen kann für die untersuchten Spannungszustände eine gute Übereinstimmung zwischen simuliertem und experimentell ermitteltem Betontragverhalten erreicht werden.

Finite Element Simulation of Tire-Rim Interface

1989 ◽  
Vol 17 (4) ◽  
pp. 305-325 ◽  
Author(s):  
N. T. Tseng ◽  
R. G. Pelle ◽  
J. P. Chang
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Finite Element Model ◽  
Finite Element Simulation ◽  
Contact Pressure ◽  
Element Model ◽  
Experimental Measurements ◽  
Inflation Pressure ◽  
Interference Fit ◽  
Element Simulation ◽  
Rubber Composite

Abstract A finite element model was developed to simulate the tire-rim interface. Elastomers were modeled by nonlinear incompressible elements, whereas plies were simulated by cord-rubber composite elements. Gap elements were used to simulate the opening between tire and rim at zero inflation pressure. This opening closed when the inflation pressure was increased gradually. The predicted distribution of contact pressure at the tire-rim interface agreed very well with the available experimental measurements. Several variations of the tire-rim interference fit were analyzed.

Numerical Simulation of Tire Sliding Events Involving Impacts with Holes and Bumps

1986 ◽  
Vol 14 (2) ◽  
pp. 125-136 ◽  
Author(s):  
Y. Nakajima ◽  
J. Padovan
Keyword(s):  
Numerical Simulation ◽  
Finite Element ◽  
Finite Element Simulation ◽  
Full Range ◽  
Arbitrary Geometry ◽  
Operating Environments ◽  
Element Simulation ◽  
Simulation Scheme

Abstract This paper extends the finite element simulation scheme to handle the problem of tires undergoing sliding (skidding) impact into obstructions. Since the inertial characteristics are handled by the algorithm developed, the full range of operating environments can be accommodated. This includes the treatment of impacts with holes and bumps of arbitrary geometry.

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