Master's Thesis

Thermomechanical tire model

Final Thesis 5.16 MB Appendix 544.85 kB

Author of thesis: Ing. Jan Vaníček

Acad. year: 2020/2021

Supervisor: doc. Ing. Petr Porteš, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis is about thermomechanics of passenger car tires. The research part dealing with existing tire models is followed by the practical part. The practical part is based on the designs of thermomechanical models. The first model determines a dependence of temperature on the air pressure inside a tire when a temperature changes. The second thermomechanical model captures all the heat fluxes which affect a tire while a vehicle is in motion. The third thermomechanical model calculates temperatures of parts of the tire during driving tests. All models are programmed in MATLAB.

Keywords:

Tire, conduction, heat flow, radiation, thermal conductivity, heat transfer coefficient, emissivity, heat flux, similarity numbers, temperature, pressure, tread, carcass, inflating gas.

Date of defence

22.06.2021

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Študent zoznámil komisiu s výsledkami záverečnej práce. Následne odpovedal na otázky oponenta. Otázky oponenta: 1) V práci je uvažováno huštění vzduchem. Bylo by vhodnější pro huštění pneumatik využívat dusík, nebo kysličník uhličitý? Jak je to s vlivem vlhkosti ve hustícím vzduchu? Hodnotenie: Zodpovedané 2) Existuje vliv barometrického tlaku na chování pneumatik z hlediska termomechanických modelů? Při měření tlaku v pneumatice se většinou využívá měření přetlaku, je tedy potřeba měřit I barometrický tlak? Hodnotenie: Zodpovedané 3) Na tepelné chování pneumatik a tedy na modely budou mít vliv materiálové vlastnosti pryže jako je hustota, tepelná vodivost a měrná teplená kapacita pneumatiky. Dalo by se nějak stanovit, jak velký je vliv přesnosti stanovení termofyzikálních vlastností pneumatiky? Hodnotenie: Čiastočne zodpovedané Ďalšie otázky: 1) Ako by vyzeralo meranie nedodaným prístrojom? Hodnotenie: Zodpovedané 2) Popíšte funkciu meracích prístrojov ktoré ste uvádzal v prezentácií. Hodnotenie: Zodpovedané 3) Akými spôsobmi sa meria teplota behúňa pneumatiky? Hodnotenie: Zodpovedané 4) Na základe čoho bola stanovená predpokladaná presnosť modelu? Hodnotenie: Čiastočne zodpovedané 5) Skúšali ste citlivostnú analýzu na ktorý parameter je ten model najcitlivejší? Hodnotenie: Čiastočne zodpovedané 6) Je v modeli zahrnutý vplyv vzorku behúňa? Hodnotenie: Čiastočne zodpovedané 7) Simulovaný čas 100 s je stanovený na základe čoho? Hodnotenie: Zodpovedané

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automotive Engineering

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Automotive and Material Handling Engineering (M-ADI)

Composition of Committee

prof. Ing. František Bauer, CSc. (předseda)
prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Marek Bačovský (člen)
Ing. Jan Klimeš (člen)
Ing. Zdeněk Novosad (člen)
Ing. Petr Škara (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Porteš, Ph.D.

Tématem diplomové práce Bc. Jana Vaníčka byl termomechanický model pneumatiky. Cílem bylo na základě rešerše matematických modelů pneumatik navrhnout jednak model pneumatiky popisující změnu tlaku uvnitř pneumatiky při změně její teploty a jednak model, který popisuje průběh teploty jednotlivých částí pneumatiky během jízdy vozidla.
Student velmi pečlivě vypracoval rozsáhlou rešerši modelů pneumatik a velmi pečlivě popsal termomechanické principy, které je nutné použít pro sestavení modelu. Sestavení druhého modelu předcházela hluboká analýza jednotlivých tepelných dějů a jejich rozdělení na ty, které jsou pro popis důležité a na ty, které je možné zanedbat. Diplomant sestavil oba požadované modely a splnil i ostatní požadavky zadání.
Student pracoval velmi samostatně. Je třeba ocenit jeho systematičnost při zpracování rešerše, při provedení potřebných analýz a sestavení modelu. Rovněž je potřeba ocenit i úsilí, které věnoval tomu, aby pro velké množství parametrů, vyskytujících se v modelu, našel v odborné literatuře podklady pro určení jejich hodnot.
Co se týče experimentálního ověření je nutno konstatovat, že bylo negativně ovlivněno situací s epidemií COVID-19. A to nejen v souvislosti s náročností přípravy a realizace experimentu, ale i ze strany technického zajištění. Pro realizaci experimentů se plánovalo použit speciální měřicí techniku, která měla být dodána zahraničním dodavatelem na začátku školního roku, což se nestalo a na její doručení se stále čeká.
Absenci experimentů nepovažuji za důležitou z hlediska hodnocení práce, jelikož jejich návrh student do své práce zahrnul a experimentální ověření nebylo povinnou částí zadání.
Z výše uvedeného vyplývá komplexnost studentova přístupu a ohromný rozsah vykonaných prací.   Zadání náročné diplomové práce bylo splněno.
Diplomovou práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.

Cílem práce je vytvoření “Termomechanického modelu pneumatiky” přestože to není uvedeno v zadání lze předpokládat řešení v Matlabu. Text diplomové práce má 131 stran textu včetně dvou příloh skriptů v Matlabu. Grafická úprava splňuje požadavky na technický text. Práce obsahuje všechny povinné části a je správně členěna do kapitol a podkapitol. Student využil pro práci doporučenou literaturu, ale využil i řadu dalších zdrojů, které dohledal a všechny zdroje jsou citovány. Zde lze vytknout, že citace nejsou jak má být správně součástí vět a plují v textu a hodně jich je až za odstavci.
Práce obsahuje poměrně dlouhou rešeršní část, která je rozhodně nadstandardní. Student opravdu shromáždil nebývalé množství informací a vybral z nich podstatné ve formě rovnic a grafů. Bohužel díky množství různých zdrojů se některé informace opakují a někdy je použit i jiný zápis stejných rovnic. Orientaci v rovnicích moc nepomáhá, že seznam použitých zkratek a symbolů není seřazen podle abecedy a je pomíchaná latinská a řecká abeceda. Při takto rozsáhlé rešeršní práci, by přispělo, aby pod rovnicemi byly uvedeny jednotlivé symboly i s jednotkami.
Práce je dobrým základem pro další výzkum v oblasti tepelných modelů. Lze předpokládat, že bude využita v disertačních pracích nebo ve výzkumných projektech.
Je třeba zdůraznit, že práce je nadstandardní svým rozsahem. Diplomant prokázal schopnost inženýrské činnosti, splnil podmínky zadání s minimálním úsilím, doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. V práci je uvažováno huštění vzduchem. Bylo by vhodnější pro huštění pneumatik využívat dusík, nebo kysličník uhličitý? Jak je to s vlivem vlhkosti ve hustícím vzduchu?
  2. Existuje vliv barometrického tlaku na chování pneumatik z hlediska termomechanických modelů? Při měření tlaku v pneumatice se většinou využívá měření přetlaku, je tedy potřeba měřit I barometrický tlak?
  3. Na tepelné chování pneumatik a tedy na modely budou mít vliv materiálové vlastnosti pryže jako je hustota, tepelná vodivost a měrná teplená kapacita pneumatiky. Dalo by se nějak stanovit, jak velký je vliv přesnosti stanovení termofyzikálních vlastností pneumatiky?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová