Rengasaihion ja muottimuodon tutkiminen
Kinnunen, Ville (2016)
Kinnunen, Ville
Tampereen ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016121219961
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016121219961
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia kokoluokan 225/40 R18 rengasaihion käyttäytymistä muotissa: miten aihion muotoon päädyttiin, ja miten se soveltuu muottiin. Työssä käytettiin Abaqus-elementtimenetelmäohjelmaa. Ensin selvitettiin teoriaa renkaasta, sen valmistusprosessista, rengasmuoteista, kumeista ja elementtimenetelmästä. Sitten tehtiin pyörähdyssymmetrinen 2D-FEM-malli komponenttien rakennekuvien avulla. Materiaaliominaisuudet saatiin laboratoriosta ja analyysissä käytettävät paineet paistoreseptistä. FEM-mallin luotettavuutta testattiin kolmella eri verifioinnilla. Lopuksi mallinnettiin kuusi eri rengasaihiota, joiden käyttäytymistä verrattiin tutkittavaan rengasaihioon. Työ tehtiin Nokian Renkaat Oyj:lle.
Tulosten perusteella 2D-FEM-malli toimi luotettavasti. Eri rengasaihioiden vertailussa kokoluokan 225/40 R18 sivupinnan painejakauma poikkesi muista ja rengasaihion sivupinta pääsi irtoamaan muotista analyysien vaiheiden aikana. Paistoprosessin alku- ja loppuvaiheen välillä vahvikekuitujen ja teräsvöiden kutistumat suurenivat renkaan pinnan ja profiilin kasvaessa sekä pienenivät runkokoordia kiristettäessä. Sivupinnan ohuin kohta muodostui pääosin muotin pinnan ja sivupinnan liitoskohdan läheisyyteen.
Työssä oli laskennallisia ja kokeellisia virheitä. Laskennallisia virheitä syntyi lähinnä geometrian ja FEM-mallin yksinkertaistuksesta ja mittausvälineistä. Näistä aiheutuneet virheet olivat kuitenkin pieniä eivätkä vaikuttaneet juurikaan tuloksiin.
FEM-mallin perusteella muotin sivupinnan ulospäin siirtämisellä voitaisiin saada painejakauma muita rengasaihioita vastaavaksi ja tällä myös estettäisiin rengasaihion sivupinnan irtoaminen analyysien aikana. Jatkossa tämä pitäisi verifioida.
Tulosten perusteella 2D-FEM-malli toimi luotettavasti. Eri rengasaihioiden vertailussa kokoluokan 225/40 R18 sivupinnan painejakauma poikkesi muista ja rengasaihion sivupinta pääsi irtoamaan muotista analyysien vaiheiden aikana. Paistoprosessin alku- ja loppuvaiheen välillä vahvikekuitujen ja teräsvöiden kutistumat suurenivat renkaan pinnan ja profiilin kasvaessa sekä pienenivät runkokoordia kiristettäessä. Sivupinnan ohuin kohta muodostui pääosin muotin pinnan ja sivupinnan liitoskohdan läheisyyteen.
Työssä oli laskennallisia ja kokeellisia virheitä. Laskennallisia virheitä syntyi lähinnä geometrian ja FEM-mallin yksinkertaistuksesta ja mittausvälineistä. Näistä aiheutuneet virheet olivat kuitenkin pieniä eivätkä vaikuttaneet juurikaan tuloksiin.
FEM-mallin perusteella muotin sivupinnan ulospäin siirtämisellä voitaisiin saada painejakauma muita rengasaihioita vastaavaksi ja tällä myös estettäisiin rengasaihion sivupinnan irtoaminen analyysien aikana. Jatkossa tämä pitäisi verifioida.