On the calibration of Bouc-Wen model to describe the viscoelasticity in steady-state rolling tires
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Data
2022-05-13
Autores
Raqueti, Rafael da Silva
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Reducing tire rolling resistance and energy loss is a topic of interest to the tire industry. Understanding and modeling these phenomena are essential to approach this problem and propose robust solutions. This work suggests a model based on the Bouc-Wen model to simulate internal variables from viscoelastic constitutive laws. Furthermore, sensitivity analysis is performed on the Bouc-Wen model parameters to evaluate their influence on the system response and capture the full range of possible values that improve the predictive ability of the suggested model. This task calculates the Sobol’ indices estimated from a Polynomial-Chaos expansion based on the Bouc-Wen parameters. Once the range of feasible model solutions is established, the proposed model is calibrated through Bayesian inference. Finally, the uncertainties are propagated, and the model is validated using data of viscoelastic internal variables from the finite element approximation of a steady-rolling tire provided by Michelin. Satisfactory results are obtained, as the proposed model can simulate viscoelastic internal variables with a reduced computational cost for some branches of interest. Its outputs are in agreement with the finite element approximation data.
Reduzir a resistência ao rolamento e as perdas de energia em pneus é um tema de interesse industrial. Compreender e modelar esses fenômenos são essenciais para abordar esse problema e propor soluções robustas. Este trabalho sugere um modelo baseado no modelo de Bouc-Wen para simular variáveis internas a partir de leis constitutivas viscoelásticas. Além disso, a análise de sensibilidade é realizada nos parâmetros do modelo Bouc-Wen para avaliar sua influência na resposta do sistema e também capturar toda a gama de valores viáveis que melhoram a capacidade preditiva do modelo sugerido. Esta tarefa é realizada calculando os índices de Sobol estimados a partir de uma expansão em Caos Polinomial com base nos parâmetros de Bouc-Wen. Uma vez estabelecida a gama de soluções viáveis do modelo, o modelo proposto é calibrado através da inferência Bayesiana. Finalmente, as incertezas são propagadas e o modelo é validado usando dados de variáveis internas viscoelásticas da aproximação por elementos finitos de um pneu em rolamento em contato contínuo fornecido pela Michelin. Resultados satisfatórios são obtidos, pois o modelo proposto pode simular as variáveis internas viscoelásticas com custo computacional reduzido para alguns ramos de interesse e suas respostas estão de acordo com os dados da aproximação por elementos finitos.
Reduzir a resistência ao rolamento e as perdas de energia em pneus é um tema de interesse industrial. Compreender e modelar esses fenômenos são essenciais para abordar esse problema e propor soluções robustas. Este trabalho sugere um modelo baseado no modelo de Bouc-Wen para simular variáveis internas a partir de leis constitutivas viscoelásticas. Além disso, a análise de sensibilidade é realizada nos parâmetros do modelo Bouc-Wen para avaliar sua influência na resposta do sistema e também capturar toda a gama de valores viáveis que melhoram a capacidade preditiva do modelo sugerido. Esta tarefa é realizada calculando os índices de Sobol estimados a partir de uma expansão em Caos Polinomial com base nos parâmetros de Bouc-Wen. Uma vez estabelecida a gama de soluções viáveis do modelo, o modelo proposto é calibrado através da inferência Bayesiana. Finalmente, as incertezas são propagadas e o modelo é validado usando dados de variáveis internas viscoelásticas da aproximação por elementos finitos de um pneu em rolamento em contato contínuo fornecido pela Michelin. Resultados satisfatórios são obtidos, pois o modelo proposto pode simular as variáveis internas viscoelásticas com custo computacional reduzido para alguns ramos de interesse e suas respostas estão de acordo com os dados da aproximação por elementos finitos.
Descrição
Palavras-chave
Variáveis internas viscoelásticas, Histerese, Modelo de Bouc-Wen, í́ndices de Sobol, Inferência bayesiana, Propagação de incertezas, Viscoelastic internal variables, Hysteresis, Bouc-Wen model, Sobol’ indices, Bayesian inference, Propagation of uncertainties