Flavio Farroni, PDG et co-fondateur de MegaRide, décrit la diffusion actuelle dans le sport automobile du dispositif capable de prédire le comportement des pneus sur la piste. L’application de l’appareil ne se limite pas à la course
Pour déterminer les propriétés viscoélastiques d’un pneu, l’analyse mécanique dynamique est généralement utilisée qu’il est nécessaire d’avoir des échantillons de matériau à tester sur des machines spécifiques. Aux coûts d’équipement et de déchets s’ajoute le problème des quotas de pneumatiques disponible pour les équipes de sport automobile. Il n’est donc pas possible de « sacrifier » les pneus à la recherche de la meilleure solution. Pour surmonter ce problème, MegaRide a conçu et breveté son « pistolet » innovant VESevo, que nous vous avons déjà présenté il y a quelques semaines.
L’ANALYSE EXPÉRIMENTALE
VESevo est un appareil portable qui fonde son fonctionnement sur des tests non destructifs. Grâce à une analyse expérimentale, il est capable de déterminer en temps réel les propriétés viscoélastiques des composés en fonction des conditions opératoires. La corrélation de ces données, avec celles détectables grâce aux capteurs normalement embarqués à bord des véhicules de course, vous permet de disposer d’informations complémentaires pour établir la meilleure stratégie d’appel d’offres.Avant d’arriver à la forme finale de « pistolet », dans la phase d’expérimentation, un dispositif commercial a été utilisé consistant en une tige, préchargée par un ressort, qui frappe la surface du pneu perpendiculairement. L’étendue du déplacement de la tige est mesurée avec un transducteur linéaire. Le signal de sortie, échantillonné dans un intervalle de temps de 0,1 seconde, est ensuite acquis par l’unité de contrôle et géré via un logiciel propriétaire dans l’environnement LabVIEW. Pour la détermination correcte des propriétés viscoélastiques du composé, il est important de connaître les paramètres du mètre : la masse du pénétrateur et la raideur du ressort.
COMMENT LIRE LE SIGNAL DE SORTIE
Le signal de sortie typique, avec une fréquence d’acquisition de 10kHz, peut être divisé en trois étapes: la première – identifié par point minimum de la courbe représentant l’impact de la tige sur la surface du pneumatique ; la deuxième – transitoire, dans laquelle la tige rebondit jusqu’au point maximum suivi d’autres rebonds plus petits ; le troisième – stabilisé, dans laquelle il se caractérise par une certaine valeur du déplacement. Deux coefficients sont très importants pour déterminer les propriétés du matériau: Cm indique la différence entre la valeur de déplacement minimum et celle en régime établi, Cp représente la différence entre la valeur minimale et maximale du déplacement.
L’une des variables qui affecte le plus les performances sur piste, en particulier les pneus, est la température. Donc analyse expérimentale des techniciens de Megaride s’est concentré sur l’étude du comportement d’un même composé (sans dégradation) à différentes températures de fonctionnement. Pour disposer de suffisamment de données à des fins statistiques, chaque mesure est effectuée trois fois. Le temps nécessaire entre une acquisition et la suivante est de 2,5 secondes, la plage de mesure de l’appareil est de -30°C à 130°C. En regardant le graphique, vous pouvez voir que à mesure que la température du pneu augmente, le nombre et l’amplitude des rebonds augmentent. À des températures plus élevées, la phase d’équilibre de la courbe sera atteinte tardivement. Ce comportement dépend de l’influence de la température sur le comportement viscoélastique du matériau. De plus, on constate qu’à mesure que la température augmente, le pic du facteur prédictif se déplace vers des fréquences plus élevées. En observant les graphiques, on observe que le facteur de perte diminue dans la plage 200 Hz – 4000 Hz. La valeur de la plage de fréquence dépend de la température de la surface de la bande de roulement et en particulier la dissipation d’énergie de déformation la plus élevée est concentrée dans la plage de température de – 15°C à 15°C. Pour le secret industriel, les valeurs du facteur de perte ont été normalisées mais semblent s’accorder avec la tendance de Cp en fonction de la température qui montre une augmentation à partir de 35°C. La valeur de Cp, comme prévu, il représente un excellent indicateur des propriétés viscoélastiques des pneus.
L’INFLUENCE DE LA TEMPÉRATURE SUR 4 COMPOSÉS DIFFÉRENTS
Si vous souhaitez effectuer une analyse plus poussée, il est possible de comparer la vitesse de la tige avant et après l’impact avec la bande de roulement. Comme on peut le voir sur le graphique, la vitesse de chute est peu affectée par la différence de température mais dépendra principalement de la position de parité. Le comportement viscoélastique est évident dans la phase de rebond, en fait la vitesse augmente avec l’augmentation de la température.
Tracer la relation entre la vitesse avant le rebond, Vin, avec vitesse post-rebond, Vout, une concentration de valeurs plus élevées est trouvée en correspondance avec l’intervalle de température entre -15°C et 15°C, en analogie avec la tendance de la perte d’énergie due à l’hystérésis du matériau déjà trouvée précédemment. En comparant le composé de référence A avec trois autres, on note que le composé D a un comportement hystérétique légèrement supérieur par rapport aux mêmes A et C, tandis que B est moins amortissant culminant à une température plus basse qui représente la température de transition vitreuse. En dessous de cette valeur, le matériau se comporte comme un solide vitreux, au-dessus le caoutchouteux prévaut. Pour vérifier la véracité des données recueillies, la courbe de Gauss a été comparée aux valeurs normalisées du facteur de perte. On note la corrélation des pics entre les deux graphiques mais à des températures différentes. Cela est dû à la fréquence d’échantillonnage différente des deux graphiques.
Aussi la tendance des coefficients Cp pour les différents composés, il renvoie une identification correcte de la température du verre du matériau. Donc les deux paramètres, le rapport de vitesse et le coefficient Cp, montrent des données bien corrélées avec le facteur de perte. Ce il permet l’identification de la température de transition vitreuse, c’est-à-dire l’identification de la plage de température de meilleure utilisation pour le mélange.
PAS SEULEMENT LE SPORT AUTOMOBILE : L’USURE ET LE VIEILLISSEMENT
Les applications du dispositif VESevo peuvent également être étendues à un environnement non sportif. Megaride, en utilisant la même procédure qui vient d’être décrite, a mis un comparaison de pneus de camion neufs avec des pneus anciens ou usés.
En comparant un neuf avec un similaire qui n’est pas usé mais qui a trois ans, un écart important entre les deux courbes n’apparaît qu’à des températures inférieures à 0°C en raison des effets du vieillissement. En insérant également la courbe se référant à un pneu de deux ans, on peut voir comment le vieillissement provoque une augmentation de la température de transition vitreuse.
Un autre essai a été faite en comparant un pneu neuf avec un usé et un soumis à une contrainte thermique pendant 23 jours à une température de 90 °C. Les résultats montrent un léger écart entre les trois courbes aux extrémités de la plage thermique de référence. Le rapport de vitesse du pneu usé se stabilise autour d’une valeur plus élevée. Par conséquent, VESevo peut être très utile pour surveiller à la fois l’usure et le vieillissement des pneus. En plus de la distance parcourue et du DOT des pneus, il est possible d’utiliser des données expérimentales pour vérifier les performances résiduelles d’un pneu. L’aide dans le domaine de la sécurité routière est évidente, mais il est possible d’exploiter ces données pour mettre en place une stratégie de maîtrise des coûts par les entreprises qui gèrent de grandes flottes de véhicules. Le remplacement des pneus sera vérifié par des données empiriques et pas seulement théoriques.
.