1. Teoretisk modellering:
* Newtons rörelselag: De skulle börja med de grundläggande rörelselagen för att beskriva krafterna som agerar på bilen, inklusive:
* friktion: Den primära kraften som utövas av däck är friktion. Fysikern skulle modellera de olika typerna av friktion:
* Rolling Resistance: Detta är friktionen mellan däcket och vägytan när däcket rullar. Det beror på faktorer som däckdeformation, vägytans tillstånd och däcktryck.
* statisk friktion: Detta är friktionen som förhindrar att däcket glider när bilen accelererar eller bromsar.
* kinetisk friktion: Detta är friktionen som inträffar när däcket glider, som under en glid.
* aerodynamiska krafter: Dessa krafter är beroende av bilens form och hastighet. Fysikern skulle inkludera luftmotstånd och lyftkrafter i modellen.
* Motor och driver tågkrafter: Fysikern skulle inkludera vridmomentet och kraften som produceras av motorn och överföras till hjulen.
* däckdeformation och kontakt patch: Fysikern skulle utveckla en modell för hur däcket deformeras under belastning och hur kontaktlappen med vägytan förändras. Detta är avgörande för att förstå rullningsmotstånd och grepp.
2. Experimentell analys:
* Instrumenterade däck: Fysikern skulle använda specialiserade däck utrustade med sensorer för att mäta olika parametrar under körning, till exempel:
* däcktrycket: För att förstå hur tryck påverkar deformation och rullningsmotstånd.
* hjulhastighet: För att mäta slip och beräkna krafterna som verkar på däcket.
* däcktemperatur: För att bedöma värmen som genereras av friktion och dess påverkan på däckprestanda.
* Kontakta Patch Pressure Distribution: För att förstå hur kraften distribueras över kontaktlappen.
* Spårtestning: De skulle utföra tester på ett kontrollerat spår med olika vägytor, hastigheter och manövrar för att samla in data om:
* Acceleration och bromsprestanda: För att mäta bilens förmåga att accelerera och bromsa under olika förhållanden.
* hantering och stabilitet: För att analysera bilens lyhördhet och kontroll under svängar och manövrer.
* Dataanalys: De insamlade uppgifterna skulle analyseras för att upprätta korrelationer mellan däckegenskaper och fordonsprestanda.
3. Beräkningssimuleringar:
* Finite Element Analysis (FEA): Detta innebär att skapa en datormodell av däcket och simulera dess deformation under belastning. Detta hjälper till att förutsäga däckets beteende och optimera dess design.
* Computational Fluid Dynamics (CFD): Detta simulerar luftflödet runt bilen och gör det möjligt för fysikern att studera de aerodynamiska krafterna och deras inflytande på fordonets prestanda.
* Multibody Dynamics Simulation: Detta gör att fysikern kan modellera hela bilsystemet, inklusive däck, fjädring och motor, för att simulera komplexa körscenarier.
Genom att kombinera dessa teoretiska, experimentella och beräkningsmetoder kan en fysiker få en omfattande förståelse för hur däck påverkar rörelsen hos en bil. Denna kunskap används sedan för att förbättra däckdesignen, optimera fordonets prestanda och förbättra säkerheten.
