Parches de contacto de neumáticos radiales con diferentes relaciones de longitud y anchura bajo carga estática - Qiao, F. (2025)
La relación de aspecto de los neumáticos influye significativamente en el área de contacto de la banda de rodadura, afectando el rendimiento de conducción y manejo del vehículo. Este estudio analiza el efecto de neumáticos radiales con diferentes relaciones de longitud y diámetro en las manchas de contacto bajo diversas cargas o presiones de inflado. Se evaluaron el tamaño, forma y distribución de presión en neumáticos con relaciones de aspecto de 55 %, 60 %, 65 %, 70 % y 75 %, mediante cinco modelos de elementos finitos. El modelo 205/55R16 fue validado experimentalmente. Los resultados indican que, al aumentar la relación de aspecto, la longitud de contacto a lo largo del eje del neumático disminuye, mientras que la anchura en la dirección de rodadura aumenta. Bajo la misma carga estática, el área de contacto varía poco entre relaciones de aspecto diferentes. Sin embargo, con mayor relación longitud-anchura, el ancho de la banda de rodadura disminuye y la longitud aumenta. Asimismo, la forma de la mancha de contacto cambia de silla de montar a tambor de cintura. Los máximos valores de tensión de contacto normal se localizan en los hombros para relaciones de aspecto de 55 %, 60 % y 65 %, y en el centro de la banda para relaciones de 70 % y 75 %. La principal influencia de la relación de aspecto radica en el tamaño del contacto.//The aspect ratio of tires significantly influences the tread contact patch, which is closely related to the vehicle’s driving performance and handling. This study investigates the effect of radial tires with varying aspect ratios on contact patches under different loads and inflation pressures. The size and shape of the contact patches, along with the pressure distribution in tires with different aspect ratios, were analyzed. Five finite element tire models with aspect ratios of 55%, 60%, 65%, 70%, and 75% were developed. The simulation models of 205/55R16 were validated against experimental results. The findings reveal that as the aspect ratio increases, the contact length along the tire’s axial direction decreases, while the contact width along the rolling direction increases. Minimal differences in contact area were observed among tires with different aspect ratios under the same static load. For a given load, as the length-to-width ratio increases, the tread width of the contact patch decreases, while its length increases. Additionally, with an increasing length-to-width ratio, the contact patch shape transitions from a saddle to a barrel-like form. The maximum normal contact stress occurs at the shoulder of the tire for aspect ratios of 55%, 60%, and 65%, but shifts to the center of the tread for aspect ratios of 70% and 75%. The primary influence of the aspect ratio is on the contact size.