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Detailergebnis zu DOK-Nr. 71268

Finite-Elemente-Simulation der Reifen-Fahrbahn-Interaktion

Autoren	I. Wollny M. Kaliske F. Hartung
Sachgebiete	14.1 Griffigkeit, Rauheit 14.4 Fahrzeugeigenschaften (Achslasten, Reifen)

Bauingenieur 91 (2016) Nr. 12, S. 506-517, 24 B, 21 Q

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.