接触する大変形回転体の解析的摩耗進展モデルの開発と改良技術の提案

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06049
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
• 研究機関: 工学院大学
• 研究代表者: 中島 幸雄 工学院大学, 先進工学部, 教授 (10594070)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 摩耗モデル / タイヤ / 摩耗進展

研究成果の概要

上記研究に関し次の３課題に取り組んだ。①複合入力を考慮できるモデルへの拡張、②接地圧分布，接触面の粗さの摩擦係数への影響の検討、③開発モデルを用いて改良手法を提案。第一の課題では、予測した入力の時刻歴データを入力の頻度分布に変換する手法を開発した。第二の課題では、Archardの多重接触理論を用いて路面の複雑性による摩擦係数の接触圧力依存性を定性的に評価できることを実験的に確認した。第三の課題では、任意の路面での複合入力下の解析的摩耗モデルを開発し摩耗エネルギを予測した。本モデルを用いてタイヤ偏摩耗改善への設計要因の寄与解析を行った。その結論は従来知見と合致しておりモデルの有効性が確認された。

自由記述の分野

タイヤ力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

大変形回転体はプリンタのゴムローラ、タイヤなど多く製品に活用されている。それらの大変形回転体の摩耗は入力の時間変化、摩擦係数、接触面の粗さ、接地圧分布に関係している上に、摩耗が時間とともに進展（自励摩耗）する独特な現象があり、その解析は難しかった。従来研究では上記要因の一部しか考慮できておらず、自励摩耗のメカニズムが未解明という課題があった。今回の研究では上記の要因をすべて考慮できる解析的摩耗モデルを開発し、そのモデルを用いて自励摩耗のメカニズムを解明、摩耗の改良手法を提案した。上記製品の摩耗を改良できれば省資源化、エネルギの有効活用が可能になり環境問題の解決への寄与が期待できる。