مکانیک ساختارهای هوشمند

مکانیک ساختارهای هوشمند

مروری بر ساختارهای تایرهای غیر بادی: هندسه‌، مواد، تحلیل‌ استاتیکی و دینامیکی و چشم‌اندازهای آینده

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک ، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
10.30511/jmms.2026.2085654.1042
چکیده
تایرهای غیر بادی به‌عنوان جایگزینی نوین برای تایرهای پنوماتیکی، به دلیل حذف خطر پنچری، کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری و قابلیت بازیافت بیشتر، موردتوجه گسترده قرار گرفته‌اند. در این مقاله مروری، مطالعات انجام‌شده در زمینه طراحی، تحلیل و توسعه تایرهای غیر بادی مبتنی بر ساختارهای سلولی و فرا مواد بررسی شده است. انواع هندسه‌های رایج شامل ساختارهای لانه‌زنبوری، مثلثی، صفحه‌ای و پره‌های منحنی از نظر عملکرد استاتیکی و دینامیکی مقایسه شدند. نتایج نشان می‌دهد ساختارهای لانه‌زنبوری بیشترین سفتی و ظرفیت تحمل بار را در مقایسه با سایر هندسه‌ها ارائه می‌کنند، درحالی‌که افزایش انحنای پره‌ها موجب کاهش سفتی شعاعی می‌شود. همچنین نوار برشی سلولی با زاویه 65 درجه و ارتفاع 21 میلی‌متر به‌عنوان یکی از بهینه‌ترین طرح‌ها معرفی شده است. بررسی عملکرد غلتشی نشان داد استفاده از نوار برشی متخلخل می‌تواند مقاومت غلتشی را حدود 39 تا 43 درصد نسبت به ساختارهای پیوسته کاهش دهد. تحلیل‌های دینامیکی نشان داده فرکانس طبیعی نخست تایرهای لانه‌زنبوری در محدوده 9 تا 65 هرتز قرار دارند و آسیب سازه‌ای می‌تواند این فرکانس‌ها را تا 19.37 درصد کاهش دهد. همچنین استفاده از قوس‌های نامتقارن در پره‌ها موجب کاهش محسوس ارتعاشات شعاعی می‌شود. در مجموع، نتایج مطالعات نشان می‌دهد به‌کارگیری ساختارهای سلولی بهینه و فرا مواد می‌تواند موجب افزایش سفتی، بهبود ظرفیت باربری، کاهش مقاومت غلتشی و ارتقای عملکرد ارتعاشی تایرهای غیر بادی شود و زمینه توسعه کاربرد آنها در خودروهای آینده را فراهم سازد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Comprehensive Review of Airless Tire Structures: Geometries, , Materials,, Static and Dynamic Analysis, and Future Perspectives

نویسندگان English

Atefeh Ahmadi 1
Alireza Shooshtari 2
1 Mechanical Engineering Dept., Engineering Faculty, Engineering Faculty, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Department of Mechanical Engineering,; Engineering Faculty, Bu-Ali Sina Unversity, Hamedan, Iran
چکیده English

A review of previous studies revealed that the internal structural geometry plays a decisive role in the mechanical performance of non-pneumatic tires. Among various geometries, including honeycomb, triangular, plate-spoke, and curved-spoke structures, honeycomb configurations exhibited the highest stiffness and load-carrying capacity, whereas increasing spoke curvature resulted in reduced radial stiffness and greater structural deformation. The findings also indicated that a cellular shear band with a cell angle of 65° and a height of 21 mm can provide favorable structural performance. Furthermore, the use of porous shear bands was found to reduce rolling resistance by approximately 39–43% compared with continuous shear-band designs, contributing significantly to improved energy efficiency. Dynamic analyses demonstrated that the first ten natural frequencies of honeycomb non-pneumatic tires lie within the range of 9–65 Hz, while increasing structural damage can reduce these frequencies by up to 19.37%. These findings suggest that appropriate cellular geometry design can simultaneously enhance stiffness, improve load-carrying capability, reduce rolling resistance, and improve the vibration performance of non-pneumatic tires.

کلیدواژه‌ها English

Airless tire
Acoustic
Meta material
vibration
vehicle