شبیه سازی اصطکاک لاستیک با استفاده از رفتارگرانروکشسانی آن و مشخصه های زبری سطوح

از مهم ترین عوامل موثر بر اصطکاک لاستیک، زبری سطح ساینده است که معین کننده اندازه سطح تماس واقعی، توزیع فشار در ناحیه تماس بین لاستیک و سطح زبر و مقیاس های درگیری مکانیکی بین سطح زبر و لاستیک دارای خواص گرانروکشسانی است. لزوم پیش بینی ضریب اصطکاک لاستیک روی سطوح زبر برای کاربردهایی مانند کشانش تایر روی سطح جاده، منجر به ایجاد مدل های فیزیکی مانند مدل Heinrich-Kluppel شده است. در این پژوهش، باشبیه سازی اصطکاک لاستیک مقدار انطباق مدل Heinrich-Kluppel با نتایج تجربی بررسی و اثرتغییر معادلات گرانروکشسانی بر کارایی آن ارزیابی شد. بدین منظور، از یک سو مشخصه های ناهمواری سطوح زبر با تحلیل فراکتال و رفتار گرانروکشسانی لاستیک پخت شده با آزمون تحلیل دینامیکی - مکانیکی - گرمایی اندازه گیری شد. سپس با استفاده از آنها، ضریب اصطکاک از راه شبیه سازی به کمک کدهای عددی محاسبه شد. همچنین، شبیه سازی با جایگزینی معادلاتگرانروکشسانی ماکسول تعمیم یافته به جای معادله Zener در مدل اولیه اصلاح شد. از سوی دیگر، ضریب اصطکاک لاستیک روی همان سطوح زبر (چند نوع کاغذ سمباده) به کمک دستگاه اندازه گیری ضریب اصطکاک در دانشگاه تربیت مدرس اندازه گیری و با نتایج به دست آمده ازتحلیل عددی مقایسه شد. نتایج نشان داد، شبیه سازی رایان های ماهیت وابسته به بار عمودی وسرعت لغزش ضریب اصطکاک را به خوبی پیش بینی می کند. به کارگیری معادلات گرانروکشسانی ماکسول تعمیم یافته توافق بین داده های عددی و تجربی را در محدوده سرعت های زیاد بهبود داد،جایی که مدل گرانروکشسان Zener قابلیت پی شبینی روند ضریب اصطکاک را با سرعت از دستمی دهد. این محدوده از سرعت با سرعت لغزشی در ردپای تایر در حالت غلتش آن در شرایط کارکرد منطبق تر است.

کلیدواژه ها:

اصطکاک لاستیک ، خواص گرانروکشسانی ، زبری سطح ، مدل ، Heinrich-Kluppelمکانیک تماس