haku: @instructor Tuononen, Ari / yhteensä: 19
viite: 7 / 19
| Tekijä: | Isomaa, Juha-Matti |
| Työn nimi: | Slip propagation in rubber ice contact |
| Luiston kehitys jää-kumi kontaktissa | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2014 |
| Sivut: | 62+5 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Koneensuunnittelu (K3001) |
| Valvoja: | Bossuyt, Sven |
| Ohjaaja: | Tuononen, Ari |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201408152405 |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto | Arkisto |
| Avainsanat: | ice rubber high-speed camera digital image correlation rubber texturing precursors dwell time jää kumi suurnopeuskamera kuvakorrelaatio kumin teksturointi prekursorit puristusaika |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia kumikappaleen liukuun lähdössä tapahtuvia ilmiöitä jään päällä. Laajempi tuntemus kitkan muodostumisesta kumikappaleissa voisi johtaa kehitykseen esimerkiksi renkaiden ja kumitiivisteiden kitkaominaisuuksissa, mikä parantaisi liikenneturvallisuutta ja nostaisi laitteiden hyötysuhdetta sekä tekisi toiminnoista sulavampia. Tutkimuslaitteistona käytettiin Aalto-yliopiston ajoneuvotekniikan laboratorion Mini-Mu-Roadia, joka on kehitetty kitkatutkimusta varten. Kitkapintana toimi lasilevyn päälle tehty jää. Kuminäyte kiihdytettiin lepotilasta liikkeelle ja kontaktissa tapahtuvia ilmiöitä kuvattiin suurnopeuskameralla lasilevyn ja jään läpi. Tallennettu suurnopeusvideo analysoitiin digitaalikuvakorrelaation keinoin. Mittausten perusteella kumikappaleen koko kontaktipinta ei irtoa jäästä kerralla, vaan kontakti irtoaa ensin kappaleen reunalta, jonka jälkeen kontaktin irtoaminen jatkuu "irtoamisrintamana" kappaleen läpi. Kitkavoima jatkoi nousuaan, kunnes koko kontaktiala oli liu'ussa, jolloin kitkavoima laski liukukitkan tasolle. Irtoamisrintaman viimeinen kontaktikohta oli aina kappaleen reunassa tasaisella näytteellä. Mittauksissa huomattiin kovemman kumilaadun ensimmäisten prekursorien tapahtuvan samaan aikaan, kun irtoaminen alkaa. Toinen prekursori löydettiin jään rikkoutuessa kumin liikkeellelähdössä. Esipuristusajalle ja kitkavoimalle todettiin logaritminen yhteys. Yli minuutin esipuristusajoilla päästiin selvästi yli kitkakertoimen 1. Tällöin kovemmalla kumilaadulla jään ja kumin kontaktin vahvuus kasvoi suuremmaksi kuin jään leikkauslujuus, ja kumi irtosi liukuun jään rikkoutumisen takia. Kontaktipaineen kasvattamisella huomattiin olevan kitkakerrointa laskeva vaikutus. Kumin teksturoinnilla irtoamisrintamaa pystyttiin hidastamaan ja osittain jopa pysäyttämään hetkellisesti. Shakkiruutumaisella kuvioinnilla viimeinen kontaktissa oleva kohta saatiin siirrettyä kappaleen keskelle, jolloin lepokitkan arvo saatiin nousemaan yli kaksinkertaiseksi tasaiseen kappaleeseen verrattuna. Tulokset osoittavat, että kumin irtoamisrintaman ja teksturoinnin lisätutkiminen voisi johtaa kumivalmisteiden suorituskyvyn parantumiseen. |
| Tiivistelmä (eng): | The purpose of this master's thesis was to study the phenomena occurring during the slip propagation of rubber specimens on ice surfaces. Deeper knowledge about the phenomenology of rubber friction could lead to development for example in friction properties of tires and rubber seals, which would enhance road safety and increase the efficiency of machines. A linear friction tester of vehicle research laboratory of Aalto University, Mini-Mu-Road, was used for the friction tests. The counter surface for the rubber was ice, formed on a glass plate. Rubber samples were accelerated from rest after a given dwell time and the phenomena occurring in contact area were captured using a high-speed camera, viewing the rubber in contact with the ice through the glass and ice. The recorded video was then analysed by means of digital image correlation to extract time-dependent full-field displacement measurements of the rubber surface. According to the results, the whole contact area of the rubber does not detach from the counter surface all at once when slip occurs, but the contact detaches first at one edge of the sample and then a detachment front sweeps through the contact area. The frictional force increases until the last part of the sample is detached, after which the friction level drops down to the kinetic friction level. For un-grooved sample, the last part in contact was always at an edge of the sample. Results show that for the precursors of the harder rubber, the first precursors occur when the first part of the rubber is detached. The second precursor was found when ice started to crack during the friction build-up phase. A logarithmic dependency was found between rubber friction and dwell time. A friction coefficient larger than 1 was found for hard rubber at dwell times above one minute. In these high friction situations the contact between rubber and ice was stronger than the shear strength of ice and the rubber sample started sliding because the ice broke. Increasing the contact pressure lowered the friction coefficient. The progress of the detachment front could be slowed or even stopped momentarily by texturing the rubber. Using rubber with chequered surface texture, the last part of the rubber in contact was at the centre of the sample, and the static friction was more than twice as high as with un-grooved sample. The results show that further research into the initiation and propagation of the detachment front and the effects of rubber texturing could show how to increase the performance of rubber goods. |
| ED: | 2014-08-03 |
INSSI tietueen numero: 49508
+ lisää koriin
INSSI