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Detailergebnis zu DOK-Nr. 72985

Modellierung des Zusammenwirkens von Reifen-Fahrbahn: Hyperelastischer Reifen und elastische Fahrbahn (Orig. engl.: Tire-pavement interaction modelling: hyperelastic tire and elastic pavement)

Autoren	I.L. Al-Qadi J.A. Hernandez
Sachgebiete	14.4 Fahrzeugeigenschaften (Achslasten, Reifen)

Road Materials and Pavement Design 18 (2017) Nr. 5, S. 1067-1083, 15 B, 2 T, 19 Q

In der im Bericht dargestellten theoretisch-mathematischen Arbeit wird das Zusammenwirken von Reifen-Fahrbahn untersucht und modelliert. Dieses Zusammenwirken beeinflusst das Schädigungsverhalten von Fahrbahnbefestigungen und Langzeitwirkungen wie den Kraftstoffverbrauch. Dazu verwenden die Autoren ein validiertes dreidimensionales Finite-Elemente-Modell (3-D FEM). Im Gegensatz zu anderen Ansätzen und Studien wird ein einziges Finite-Element für Reifen und Fahrbahn modelliert. Für die als linear elastisch betrachtete Fahrbahn (Blockgröße 100 x 600 x 3600 mm³) werden die Varianten dicke (300 und 350 mm) und dünne (100 und 200 mm) Befestigungen gerechnet. Als maßgebende Eingangsgröße wird der E-Modul (Steifigkeit) vierfach variiert (10(hoch 5), 10(hoch4), 10(hoch 3) und 10(hoch 2) MPa). Der Reifen wird als hyperelastisch und linear elastisch mit einer Radlast von 44 kN und einem Innendruck von 760 kPa eingegeben. Mit dem 3-D-FEM wurden alle einschlägigen Größen wie Reibungsverluste, dreidimensionale Kontaktspannungen, Reifen- und Fahrbahnverformungen, innere Reifenenergie und durch Kontaktkräfte entstehende Arbeit berücksichtigt. Unter den vielfältigen Einzelergebnissen wird besonders hervorgehoben, dass die Steifigkeit die Reibungsverluste bis zu 10 % reduzieren kann. Der Rollwiderstand und damit der Kraftstoffverbrauch verringern sich zwischen der nachgiebigsten und der steifsten Fahrbahnvariante um 5 %.