Multi-scale approaches to tire grip on wet roads - Département de mécanique
Thèse Année : 2024

Multi-scale approaches to tire grip on wet roads

Approches multi- ´echelles de l’adhérence des pneumatiques sur route mouillées

Matheus de Lorenzo Oliveira
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1427652
  • IdRef : 280853785

Résumé

This research presents the development of a nuanced contact model to analyze tire-road interactions, focusing on the complex interplay of tire tread patterns, road surface profiles, and the viscoelastic properties of rubber. The study integrates experimental, modeling, and numerical efforts, highlighting the challenges of addressing tribological contacts across multiple scales.Experimentally, viscoelastic behavior of industrial filled rubber mixes are explored through dynamic mechanical analysis and uniaxial tests, uncovering crucial non-linear effects regarding strain magnitude and strain rate sensitivity. Those aspects served as basis for the development and calibration of a finite non-linear viscoelastic material model, verified within a Finite Element environment against semi-analytical cases. This model facilitates the exploration of hysteresis-induced deformations in simplified landing-sliding contact experiments, aimed at minimizing adhesive contributions and temperature effects, leveraging both non-linear and classical viscoelastic models.Ultimately, a multi-scale frictional contact model is proposed capturing geometrical features of the ground and a non-linear viscoelastic material with complex geometry, yielding a reasonable correlation with experimental observations and capturing essential deformation trends within the sculpture.
Cette recherche présente le développement d'un modèle de contact nuancé pour analyser les interactions entre le pneu et la route, en se concentrant sur l'interaction complexe entre les sculptures du pneu, les profils de la surface de la route et les propriétés viscoélastiques du caoutchouc. L'étude intègre des efforts expérimentaux, de modélisation et numériques, soulignant les défis liés à l'étude des contacts tribologiques à plusieurs échelles.Expérimentalement, le comportement viscoélastique des mélanges industriels de caoutchouc chargé est exploré par une analyse mécanique dynamique et des essais uniaxiaux, mettant en évidence des effets non linéaires cruciaux concernant l'ampleur de la déformation et la sensibilité à la vitesse de déformation. Ces aspects ont servi de base au développement et à la calibration d'un modèle de matériau viscoélastique non linéaire fini, vérifié dans un environnement d'éléments finis par rapport à des cas semi-analytiques. Ce modèle facilite l'exploration des déformations induites par l'hystérésis dans des expériences simplifiées de contact atterrissage-glissement, visant à minimiser les contributions de l'adhésif et les effets de la température, en s'appuyant à la fois sur des modèles viscoélastiques non linéaires et classiques.Finalement, un modèle de contact frictionnel multi-échelle est proposé, capturant les caractéristiques géométriques du sol et d'un matériau viscoélastique non linéaire à géométrie complexe, produisant une corrélation raisonnable avec les observations expérimentales et capturant les tendances de déformation essentielles au sein de la sculpture.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04735887 , version 1 (14-10-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04735887 , version 1

Citer

Matheus de Lorenzo Oliveira. Multi-scale approaches to tire grip on wet roads. Mechanical engineering [physics.class-ph]. Institut Polytechnique de Paris, 2024. English. ⟨NNT : 2024IPPAX038⟩. ⟨tel-04735887⟩
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