Riassunto analitico
Questa tesi è stata sviluppata durante uno stage curriculare presso Prometeon Tyre Group a Milano.
La ricerca si concentra su un'analisi dettagliata della resistenza al rotolamento negli pneumatici a incavi longitudinali, con l'obiettivo di calibrare il modello di calcolo termo-meccanico nel campo di Analisi agli Elementi Finiti (FEA) utilizzando il software ABAQUS. Si esamina come diversi componenti dello pneumatico, come i compounds del battistrada e le strutture dello pneumatico, influenzano la resistenza al rotolamento. L'obiettivo principale è validare il modello FEA termo-meccanico esistente in azienda per la resistenza al rotolamento confrontando i risultati della simulazione con i dati sperimentali della macchina di prova di resistenza al rotolamento indoor Leonardo®.
Il modello utilizza un metodo iterativo a ciclo chiuso che funziona fino a quando la variazione del coefficiente di Resistenza al Rotolamento tra iterazioni consecutive non scende al di sotto di una soglia specifica. In ogni ciclo, i risultati vengono utilizzati per affinare ulteriormente le stime del modello.
Il test sperimentale consiste nel far rotolare un pneumatico (Pneumatico di Riferimento per i Test Prometeon) 315/70R22.5 contro un tamburo variando il carico verticale e la pressione di gonfiaggio, misurando la resistenza al rotolamento, le temperature dello pneumatico (sia esterne che interne), le forze e la coppia resistente in condizioni controllate. Questa configurazione facilita la verifica e la calibrazione del modello termomeccanico, garantendo simulazioni accurate.
Simulando il comportamento termomeccanico dei pneumatici in condizioni di rotolamento, questo studio quantifica gli effetti di ciascun componente e supporta l'ottimizzazione dei progetti di pneumatici per ridurre la resistenza al rotolamento. Inoltre, mira a migliorare l'efficienza energetica del veicolo minimizzando la dissipazione di potenza e migliorando l'efficienza di rotolamento, portando infine a un minor consumo di carburante e a minori emissioni di CO2. I risultati forniranno preziose informazioni per il team di sviluppo del prodotto, aiutando nella progettazione di pneumatici che offrono prestazioni migliori e maggiore sostenibilità.
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Abstract
This thesis was developed alongside a curricular internship at Prometeon Tyre Group in Milan.
The research focuses on a detailed analysis of rolling resistance in long-grooved tires, aiming to calibrate a thermomechanical calculation model within the Finite Element Analysis (FEA) framework using ABAQUS software. It examines how different tire components, such as tread compounds and tire structures, influence rolling resistance. The primary goal is to validate the company's existing thermo-mechanical FEA model for Rolling Resistance by comparing simulation results with experimental data from the Leonardo® Rolling Resistance indoor testing machine.
The model uses an iterative closed-loop method running until the Rolling Resistance coefficient variation between consecutive iterations falls below a specific threshold. In each cycle, the results are used to further refine the estimates.
The experimental test consists in rolling a tire (Prometeon reference testing tire) 315/70R22.5 against a drum while varying vertical load and inflation pressure, measuring rolling resistance, tire temperatures (both external and internal), forces, and resistant torque under controlled conditions. This setup facilitates the verification and calibration of the thermo-mechanical model, ensuring accurate simulations.
By simulating the thermo-mechanical behavior of tires under rolling conditions, this study quantifies the effects of each component and supports the optimization of tire designs for reduced rolling resistance. Additionally, it aims to enhance vehicle energy efficiency by minimizing power dissipation and improving rolling efficiency, ultimately leading to lower fuel consumption and CO2 emissions. The findings will provide valuable insights for the product development team, aiding in the design of tires that deliver improved performance and sustainability.
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