Регистрация / Вход
Прислать материал

Прототип виртуального стенда оценки механических характеристик массивных шин специального назначения.

Номер контракта: 14.579.21.0112

Руководитель: Яковлев Максим Яковлевич

Должность: профессор

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
компьютерное моделирование, теория прочности, конечные деформации, резина, шина, эффективные характеристики, прочностные расчёты, высокопроизводительные вычисления, метод конечных элементов, вязкоупругий материал

Цель проекта:
разработка комплекса научных/научно-технических решений в области создания программного обеспечения (далее – ПО) для моделирования механических и тепловых характеристик резиновых компонентов массивных шин из перспективных эластомерных материалов для транспортных средств.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Методики:
а) расчета напряженно-деформированного и теплового состояния массивных шин для механических и теплофизических характеристик эластомерных материалов, рекомендуемых к применению в массивных шинах под действием механических и термических воздействий;
б) оценки эффективных механических (в том числе модули Юнга, коэффициенты Пуассона, модули сдвига) и теплофизических характеристик (в том числе теплопроводность и термоупругость) эластомерных материалов, рекомендуемых к применению в массивных шинах.

2. Алгоритмы:
а) расчета напряженно-деформированного и теплового состояния массивных шин для механических и теплофизических характеристик эластомерных материалов, рекомендуемых к применению в массивных шинах под действием механических и термических воздействий;
б) оценки эффективных механических (в том числе модули Юнга, коэффициенты Пуассона, модули сдвига) и теплофизических характеристик (в том числе теплопроводность и термоупругость) эластомерных материалов, рекомендуемых к применению в массивных шинах.

3. Технические требования в виде технического задания (ТЗ) на опытно-конструкторские работы (ОКР) по теме «Разработка программного комплекса численной оценки теплофизических и механических характеристик массивных шин специального назначения».

4. Рекомендации по реализации (коммерциализации) результатов проведенных в рамках ПНИ работ в реальном секторе экономики.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Пакет программ, позволяющий осуществлять расчет напряженно-деформированного и теплового состояния массивных шин для заданных механических (определяющие уравнения вязкоупругого типа) и теплофизическиx параметров эластомерных материалов (саженаполненных; полиуретановых) при механических (давление, сила, ускорение) и немеханических воздействиях (температура) с учетом использования высокопроизводительных вычислений (OpenMP, MPI) и метода спектральных элементов.

Важной составной частью этого пакета программ будет специализированное программное обеспечение для расчета эффективных механических характеристик саженаполненных эластомеров для разных объемных долей сажи на основе моделей вязкоупругости. Использование этого программного обеспечения позволит существенно уменьшить объем натурных экспериментов, необходимых для определения параметров определяющих уравнений, описывающих механические и теплофизические свойства саженаполненных эластомеров.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В шинной промышленности ожидаемые результаты ПНИ могут применяться при проектировании новых типов массивных шин (МШ) для военной автомобильной техники и гражданских транспортных средств, с целью повышения их работоспособности, улучшения адгезионных свойств, обеспечения благоприятных температурных условий при их эксплуатации, увеличения сроков хранения МШ, обеспечения сохранения комплекса механических свойств в процессе хранения и эксплуатации. Потенциальными потребителями являются научно-исследовательские и проектные подразделения предприятий шинной промышленности.

Текущие результаты проекта:
1. Выполнен аналитический обзор научных и информационных источников, затрагивающих научно-техническую задачу, исследуемую в рамках ПНИЭР.
2. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
3. Исследованы варианты возможных решений задачи расчета напряженно-деформированного и теплового состояния массивных шин для заданных механических характеристик эластомерных материалов.
4. Исследованы варианты возможных решений задачи оценки эффективных механических и теплофизических свойств эластомерных материалов, рекомендуемых к применению в массивных шинах, с учетом вязкоупругости эластомера.
5. Разработана математическая модель, позволяющая осуществить расчет напряженно-деформированного и теплового состояния массивных шин для заданных механических и тепловых параметров (распределение температур в массивной шине).
6. Разработана математическая модель, позволяющая осуществить оценку эффективных механических и теплофизических свойств эластомерных материалов, применяемых в массивных шинах, с учетом вязкоупругости эластомера.