Modeliranje trenja između autogume i podloge
Gibanje vozila primarno je određeno silama trenja koje se prenose s autogume na cestu. Stoga prikladan model trenja između autogume i ceste predstavlja jedan od ključnih dijelova ukupnog modela vozila namijenjenog primjeni u simulaciji, analizi i regulaciji dinamike vozila. Trenje autogume se tradicionalno modelira primjenom statičkih (kinematičkih) modela, koji mogu biti dani bilo u fizikalnom obliku (npr. "vlaknasti model") ili u empirijskom obliku (npr. model zasnovan na "magičnoj formuli").
Međutim, u posljednje je vrijeme zapažen izražen istraživački interes za modeliranje dinamike trenja autogume. Ovaj je interes motiviran s dva zapažanja: (i) dinamika trenja autogume može biti značajna sa stanovišta razvoja naprednih ABS sustava i sustava upravljanja vučom i dinamikom vozila, (ii) numeričke poteškoće simulacije statičkih modela trenja autogume na malim brzinama vozilima mogu se izbjeći uz primjenu dinamičkih modela.
Naša istraživačka grupa razvila je dinamički model trenja autogume zasnovan na vlaknastoj predodžbi kontakta između gume i ceste. Model opisuje uzdužnu i poprečnu sili, te moment poravnanja. Elementarni kontakt između vlakna i ceste opisan je LuGre modelom trenja. Model trenja autogume izvorno je izveden u prostorno raspodijeljenom obliku (distribuirani model) za slučaj uniformne razdiobe okomitog pritiska na kontaktnu površinu, te je potom preveden u koncentrirani oblik sa samo tri unutarnje varijable stanja. Da bi se povećala točnost modela momenta poravnanja, statički i dinamički model trenja autogume je izveden i za slučaj neuniformne razdiobe okomitog pritiska.
Glavne karakteristike predloženog modela autogume su: uključena dinamika trenja autogume, visoka računalna efikasnost za široki raspon brzina vozila, jednostavan i kompktan matematički oblik, te jednostavnost parametriranja modela za različite uvjete vožnje.
Statičko ponašanje razvijenog modela validirano je s obzirom na model opisan "magičnom formulom" (Pačejkin model). Dolje dana slika ukazuje na točnost predloženog modela.
Model je nedavno proširen s nekoliko sekundarnih, ali potencijalno važnih učinaka poput kuta vertikalnog nagiba kotača (engl. camber angle), elastičnosti bočnih stranica gume, trenja kotrljanja, te efekata nesimetričnosti gume uslijed konstrukcijskih i izvedbenih značajki (engl. conicity/ply-steer). Svi se ovi učinci odnose na varijabilnu brzinu klizanja vlakana u smjeru uzdužne osi gume. S ciljem sačuvanja svojstava analitičkog rješenja za statički model i koncentriranog oblika modela sa samo tri interna stanja, varijabilna brzina klizanja je aproksimirana sa stepeničastim profilom brzine. Kvalitativni i kvantitativni rezultati validacije modela ukazali su na konzistentnost predloženih proširenja modela. Jedna od glavnih prednosti proširenja je značajno povećanje točnosti statičkih krivulja momenta poravnanja uslijed eksplicitnog opisa učinka elastičnosti bočnih stranica gume.
Na ovo istraživanje nadovezuje se rad na eksperimentalnoj identifikaciji i modeliranju dinamičkog potencijala trenja autogume na ledenoj podlozi.
