Road contact stresses and forces under tires with low inflation pressure

Abstract

Many field trials have been undertaken to demonstrate the benefits of reducing the inflation pressure of the tires of heavily loaded haul vehicles, but few carefully controlled laboratory studies have been performed. An earlier full scale laboratory study indicated that tire inflation pressure had far less effect on subgrade strains for unpaved, single-layer granular road structures than the tire loading itself, so attention was directed to the behaviour of the granular base at the tire tread -road surface interface. In the present paper, the results of full scale tests performed using a laboratory apparatus designed to measure the dynamic vertical, transverse, and longitudinal contact forces under tires with varying loads and inflation pressures are reported. Vertical contact forces were observed to be highly non-uniform, both across and along the contact patch.Résumé : De nombreux essais sur le terrain ont été entrepris pour démontrer les bénéfices de réduire la pression de gonflement des pneus de véhicules-remorque lourdement chargés, mais peu d'études soigneusement contrôlées en laboratoire ont été accomplies. Une précédente étude en laboratoire grandeur nature a indiqué que la pression de gonflement des pneus avait bien moins d'effets sur les déformations de fondations pour des structures de routes granulaires à simple couche non pavées que la charge sur le pneu elle-même, de sorte que l'attention a été dirigée sur le comportement de la base granulaire à l'interface entre la semelle du pneu et la surface de la route. Dans ce présent article, les résultats de tests grandeur nature accomplis en utilisant un appareillage de laboratoire conçu pour mesurer les forces de contacts verticales, transversales et longitudinales sous des pneus avec différentes charges et pressions de gonflement sont rapportés. Les forces de contact verticales ont été observées comme étant hautement non uniforme autant en travers que le long de la partie en contact.

Review of Research on Tire–Pavement Contact Behavior

“…They found that vehicle speed had almost no effect on the vertical contact stress but had a significant influence on the longitudinal contact stress; the longitudinal stress on the pavement and the tire changed direction twice from the stationary state to the rolling state. Douglas et al [48] tested the distribution of vertical and longitudinal pressures between the tire and the pavement under different tire pressures and loads. Their test was a full-scale laboratory test and confirmed Tielking's analysis of the contact stresses.…”