一种测试方法的开发 调查轮胎与道路的接口 大卫·伍德沃德博士、菲利普·米勒、克里斯托弗·蒂尔尼和杰森·弗格森 贝尔法斯特建筑与建筑环境学院 北爱尔兰阿尔斯特大学 大卫·伍德沃德博士 菲利普·米勒 克里斯托弗·蒂尔尼 杰森·弗格森 技术论文 沥青专业人士•2020年12月11日 以及阿尔斯特大学的博士生。这个 最初的目的是生成接口数据 使用一种简单、快速的方法 可用设备。目标是： ● 产生可靠、可靠的数据，可以 可用于不同类型的分析 例如计算机建模的输入 或用于验证模型预测。 ● 制作产品的视觉表现 复杂的界面条件 很容易理解。 ● 显示界面是如何更改的 随着时间的推移，类似于沥青混合料 在早期贩运期间发生变化， 达到平衡。 ● 能够评估与项目相关的因素 轮胎和使用的不同材料 在沥青表面。 ● 评估这种互动将如何进行 路面使用寿命的变化 由于模拟贩运而产生的材料。 ● 可在实验室和实验室中使用 现场。 产生接口的最初目的 通过结合四个主要因素获得数据 元素，即垂直压力图 （z轴），一种改进的小轮跟踪 装有ASTM摩擦轮胎的装置和 低速下的平板试样 高压力加速了贩运，使 待评估的时间变化。虽然这三种方法的共同特点是 系统是他们设计的目的 调查卡车轮胎，并将其降低到最低限度 扩展汽车轮胎。接口是一个轮胎 与仪表化金属销相互作用。在里面 在实践中，这三个系统要求很高 设置、校准和运行。测试是 静止或以步行速度。数据 来自单个应变计的文件必须 进行后处理以确定测量值 拉紧数据的空间分辨率为 取决于仪表金属销 间距。这些系统所涉及的数据 与轮胎及其胎面花纹 与仪表连接的元件 金属销和非实际纹理道路或 跑道铺面材料。而三个 系统生成了重要的相关数据 对于卡车来说，它们基本上都是 与其他接口相关的限制 条件 这一限制促使需要一个 替代办法。使用的潜力 确定了压力图，因为它 结合油墨的既定原理 与测量结果相关的印象和数据 菌株。压力图的两种主要类型 在文献10中有报道 几年前。首先是使用压力 研究中的敏感胶片，如 巴克斯（2007）、邓福德（2013）和哈姆雷特 等人（2015年）。虽然压力敏感 电影提供了详细的信息，图像 需要后期处理以生成可用的 数据。第二类是压力 随后在报告中报告了敏感传感器 Conville（2010）、Friel（2013）和 伍德沃德等人（2016年）。不同于压力 只能使用一次的感光膜 时间、压力敏感传感器映射 测量轮胎，与道路的接口 或者他们正在评估的跑道表面 对周围的研究人员有重大兴趣 世界。虽然用于摩擦测试， ASTM轮胎提供了一种标准轮胎 可用于其他纹理/轮胎界面 研究这种噪音和滚动阻力。 3.2 Z轴压力测绘系统 系统之间的接口条件 ASTM摩擦轮胎（光滑表面，无 （胎面花纹）且沥青表面 使用z轴压力图进行量化。 使用了两种绘图系统 取决于界面的哪个方面 正在评估中（XSensor 2020）。第一 系统分辨率为1.15 x 1.15毫米 安装了65536个传感元件 在坚硬的有机玻璃背衬上。这么高 分辨率刚性系统用于轮胎 仅限接口测量。第二 系统由一个2.54英寸的柔性垫组成 x 2.54毫米分辨率和16384感测 元素。这种灵活的低分辨率 系统用于两个轮胎接口 轮胎/沥青路面的测量和保养 接口测量，它可以覆盖的地方 在ASTM轮胎表面和下方。 图2显示了压力的示例 4号相同胎面轮胎的衬垫数据。 通货膨胀压力。这4个例子是 以相同的比例显示。这个比较 显示的触点长度变化超过 宽度。与墨迹测试相比， 垂直z轴载荷的变化是可见的 随着时间的增加，从蓝色变为红色 价值4个补丁说明了如何 压力集中在轮胎下面 低充气压力下的侧壁和 随着充气压力的增加，触点 斑块面积减小，导致 正在记录更大的z轴值。相似的 通过改变参数可以很容易地获得数据 负荷而不是充气压力。 系统可以捕获和处理数据 实时的。提供压力图 接触参数的测量，例如 如长度、宽度、面积和分布 以及z轴上的变化现象 组成部分。 最先进的评论，如Van der Steen（2007）和Kogbara等人。 （2016）考虑的轮胎路面摩擦 建模和许多参数 影响测量和建模 沥青路面抗滑性能评价 分别地Kosgolla的研究（2012年， 王等（2012）、张等（2013）， Srirangam等人（2014年）和Srirangam等人 （2015年）考虑了项目的不同方面 界面使用基于计算机的建模。 这些例子突出表明需要 与真实数据相关的实验室衍生数据 世界界面条件。可以 用作计算机模型输入和/ 或确认建模预测和 可轻松实时测量的数据，无需耗时 后处理。这种对数据的需求是最重要的 本文讨论了知识差距问题。 3.UFTSI方法的发展 基本的目标是做一些简单的事情 这可以产生有意义的数据。这个 由此产生的UTRSI方法由四部分组成 主要元素（i）ASTM摩擦轮胎 （ii）z轴压力测绘系统（iii） 允许测量静电的装置 或动态界面属性和（iv）a 模拟加速贩运的装置 测试样本的数量。 3.1 ASTM摩擦轮胎 为本实验室方法选择的轮胎 是直径为254毫米（10英寸）的ASTM标准 E1844（2008）光滑表面，气动 ASTM摩擦轮胎。这个轮胎安装在轮胎上 冷酷的 UFTSI发展的重点 方法已经对摩擦力进行了研究，数据可以 用于更好地理解其他接口 与噪音和滚动有关的特性 抵抗。本文概述了主要内容 开发阶段和使用示例 说明如何使用其数据 调查此接口。 2.相关文献综述 至轮胎/沥青界面 测量 轮胎道路/跑道的大多数研究 表面界面倾向于考虑 三个主要区域（i）轮胎/表面接触 贴片参数（ii）接触的变化 x、y和z方向的应力和（iii） 界面条件的计算机模拟。 图1取自1930年 布拉德利和艾伦的调查（1930年） 并显示了轮胎的接触片 在他们的研究中评估。墨水被涂在墙上 测试轮胎并将其压在卡上。这个 印花说明了每个轮胎的接口方式 表面光滑。这种方法仍然是可行的 今天用的。美国ASTM方法 （ASTM F870-942010）将油墨应用于 然后装载到卡上的轮胎 在z轴上创建一个印象。这 允许参数，如总接触 面积、凹槽或空隙面积、接触长度 以及待评估的接触宽度 轮胎/卡接触片。 李斯特和纳恩（1968）的研究，刘 （1992）和Siegfried（1998）使用了 墨水或油漆印模，以显示 接触片在较高温度下呈圆形 轮胎充气压力和较低的负载。信息技术 轮胎充气较低时变为椭圆形 压力和更高的负载条件。接触 长度随载荷或载荷的增加而增加 接触式降低充气压力 宽度保持相对恒定。这些 一般关系适用于大多数轮胎。 虽然墨水印模可以提供 有用的信息，它们只涉及 与光滑表面接触的轮胎。墨水 impression不能量化产品的价值 应力或其在触点内的变化 用于平滑曲面或曲面的面片 道路或跑道表面的纹理表面 材料。 墨水的局限性导致了研究 试图量化变异和 产生的接触应力分布 在轮胎/表面界面内。 接触应力主要有三种 组件，即垂直接触应力 （z） 其作用方向与 接触轮胎的运行表面， 纵向切向接触应力（x） 它的作用方向是运动的方向 轮胎，以及横向切向接触 应力（y），其作用于 在其给定接触范围内，将轮胎安装到其两侧 地区垂直轴或z轴倾向于 主导其他2个组件。 道格拉斯（2009）审查了轮胎/表面 接触应力测量研究。这 确定了基于 应变计技术。第一个是 年开发的运动应力（SIM）系统 南非。该系统已在许多领域得到应用 研究包括de Beer（1997a），de Beer 图1.从轮胎上取下的轮胎接触面积 1930年布拉德利和艾伦的滑行阻力 学习 12沥青专业人士•2020年12月www.instituteofasphalt.org 技术论文 等人（1997b），魏斯曼（1999），马切梅尔 等（2005），普罗齐和罗（2005）王 和Machemehl（2006）和de Beer（2008）。 第二个系统是在北部开发的 Ireland和Liu（1992）在研究中使用， Siegfried（1998），Woodside等人（1999）， 道格拉斯等人（2000年、2003年）。第三种制度 是在新西兰根据 爱尔兰体系