Les pneus anti-crevaison sont l’avenir


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Les chercheurs ont utilisé des simulations et des algorithmes informatiques pour aider à trouver les meilleurs modèles structurels à utiliser dans un pneu non pneumatique et increvable.

  • Au Département de génie aérospatial de l’Université de l’Illinois, les chercheurs ont utilisé des simulations et des algorithmes informatiques pour trouver les meilleurs modèles structurels à utiliser dans un pneu non pneumatique et increvable.
  • Les résultats des scientifiques apparaissent dans le Journal international des méthodes numériques en ingénierie.
  • Il s’avère que la couche de cisaillement, juste sous la bande de roulement, est la partie la plus indulgente du pneu, s’étirant pour répondre aux nouvelles exigences de conception.

Vous avez sûrement vu la lumière: vous profitez d’une conduite régulière et ordinaire lorsque tout à coup, apparemment sorti de nulle part, votre voyant de pression des pneus commence à briller en orange. Après inspection, vous constatez qu’un clou a dégonflé l’un de vos pneus.

C’est une histoire bien trop courante, mais les chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign travaillent dur sur une solution potentielle: un pneu increvable.

Yeshern Maharaj, un ancien étudiant à la maîtrise au département de génie mécanique de l’université, et Kai A. James, professeur adjoint au département de génie aérospatial, ont examiné les moyens de concevoir un pneu sans air qui en avait encore assez pour donner un choc – trajet gratuit. Ils ont publié leurs résultats dans le Journal international des méthodes numériques en ingénierie.

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Les pneus anti-crevaison sont l’avenir

Ils se sont rapidement rétrécis sur la couche de cisaillement d’un pneu, qui est juste en dessous de la bande de roulement d’un pneu non pneumatique. Dans une demande de brevet d’avril 2017 au nom de The Goodyear Tire & Rubber Company, l’inventeur, Francesco Sportelli, écrit que le but de la bande de cisaillement est de “transférer la charge du contact avec le sol par la tension dans les rayons ou la bande de connexion à le hub. ”

Lorsque cette bande de cisaillement se déforme, elle provoque un changement de forme de la structure, plutôt qu’une flexion. C’est pourquoi James, l’un des co-auteurs de l’article, dit que c’est la meilleure partie du pneu avec laquelle il peut bricoler en tant qu’ingénieur.

“La couche de cisaillement est l’endroit où vous en avez le plus pour votre argent du point de vue de la conception”, dit-il dans un communiqué de presse. “C’est là que vous avez le plus de liberté pour explorer de nouvelles configurations de conception uniques.”

James et Maharaj ont utilisé l’optimisation de la conception, une méthodologie d’ingénierie qui s’appuie sur un logiciel pour aider à déterminer les paramètres de conception qui conduiront aux meilleures performances d’une structure. Ici, ils voulaient proposer quelques modèles structurels différents pour la couche de cisaillement. Ils ont utilisé une simulation informatique pour modéliser la réponse élastique de la couche de cisaillement, c’est-à-dire la façon dont elle se tord et s’étire. Le but était de trouver une structure capable de résister aux contraintes sous pression, tout en créant une rigidité dans le sens axial.

“Au-delà d’un certain niveau de stress, le matériau va échouer”, a déclaré James. “Nous intégrons donc des contraintes de contrainte, garantissant que quelle que soit la conception, la contrainte ne dépasse pas la limite du matériau de conception.”

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Les pneus anti-crevaison sont l’avenir

Les chercheurs se sont également fortement concentrés sur les contraintes de flambement. Si une jambe de force subit une compression, elle pourrait échouer, alors James et Maharaj devaient prédire mathématiquement le niveau de force qui introduirait le tronçonnage et modifier leur conception en conséquence. L’objectif, une fois terminé, est de créer un pneu qui peut à la fois résister à la pression et offrir une conduite confortable qui ne ressemble pas à la conduite sur quatre blocs de métal.

Dans la simulation informatique, les conceptions structurelles qui pourraient échouer – ou du moins ne sont pas optimales – sont lentement éliminées. L’ordinateur démarre avec un bloc de matériau en vrac dont le pneu sera fait et en enlève lentement des parties. C’est un acte d’équilibre pour trouver le bon niveau d’élasticité avec le bon niveau d’intégrité structurelle. Si vous percez des trous dans le matériau jusqu’à ce qu’il ressemble à un échiquier, vous allez repartir avec la moitié de la rigidité d’origine, souligne James. Un schéma plus compliqué sera plus nuancé.

«Les algorithmes de recherche ont des moyens intelligents de rechercher stratégiquement l’espace de conception afin que vous finissiez par devoir tester le moins de conceptions différentes possible», explique James.

“Ensuite, au fur et à mesure que vous testez les conceptions, chaque nouvelle conception est une amélioration par rapport à la précédente et, éventuellement, une conception presque optimale.”

Pour l’instant, les pneus pneumatiques sont encore plus populaires que tout concurrent non rempli d’air, et James dit que pour de futures recherches, l’université aura besoin d’un partenaire industriel. Cependant, ces pneus increvables pourraient être à l’horizon, car certaines tondeuses de golf, tondeuses à gazon et même une grande entreprise de pneus, Michelin, utilisent déjà des pneus sans air. En attendant, gardez un beignet à portée de main.

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