Brief

L’obiettivo del progetto è lo sviluppo di prototipi virtuali di diverse geometrie di ruote in gomma e la loro validazione rispetto ai dati sperimentali disponibili.

Tali prototipi virtuali potranno essere utilizzati per l’ottimizzazione della geometria della ruota e delle caratteristiche meccaniche del materiale.

Sfide di progetto

• Modellazione adeguata delle proprietà meccaniche del materiale utilizzato (gomma).
• Non linearità meccaniche (dovute alle proprietà della gomma) e non linearità geometriche (i.e. grandi deflessioni) da tenere in considerazione nell’impostazione delle simulazioni numeriche
• Validazione del modello agli Elementi Finiti rispetto ai risultati delle prove sperimentali forniti dal cliente, riguardanti la caratterizzazione del materiale (da test di tensione uniassiale effettuati su provini) e di specifiche geometrie (da test di compressione effettuate su ruote).

Soluzione

• La modellazione delle proprietà meccaniche del materiale è stata effettuata utilizzando i risultati del test di tensione uniassiale sperimentali forniti dall’Azienda, assumendo che il materiale sia incomprimibile (rapporto di Poisson ? = 0,5) e caratterizzato da un comportamento meccanico iperelastico (mediante la legge costitutiva Neo-Hookean).
• Sono state effettuate analisi agli elementi finiti su ciascuna delle geometrie delle ruote fornite dall’Azienda utilizzando un algoritmo di Newton-Raphson per ottenere soluzione del problema non lineare, e verificando la convergenza è ad ogni fase di carico in termini di forze, spostamenti e energia di deformazione.
• Le analisi agli elementi finiti effettuate sono simulazioni numeriche quasi-statiche che riproducono i test di compressione sperimentali sui prototipi di gomma. I risultati numerici sono stati confrontati con dati sperimentali dei test di compressione forniti dall’Azienda per la validazione del modello.

Risultati ottenuti

Le simulazioni numeriche sono state eseguite con ANSYS Workbench® Release 18.2 e ANSYS Mechanical® Release 18.2.