Dinâmica veicular:análise das respostas dos modelos de bicicleta, três graus de liberdade e multicorpos comparados com experimentos em pista e determinação dos seus limites de utilização

Abstract

Os modelos simplificados são muito utilizados em todas as áreas da engenharia com a finalidade de estimar as respostas de um sistema qualquer. Na engenharia automobilística isto não é diferente. Todavia, conhecer os limites de utilização de um sistema simplificado é crucial para que se tenha confiança nas respostas obtidas com estes modelos. O presente trabalho tem por objetivo mostrar o equacionamento matemático de dois diferentes modelos simplificados comumente utilizados pela comunidade automobilística, e que algumas vezes são equacionados de forma errada, compará-los com um modelo multicorpos correlacionado com um protótipo físico em manobra limite e em regime permanente. E, por fim, definir, utilizando dados aquisitados do veículo real, critérios de aceitação para o erro dos modelos simplificados. Nesta dissertação será abordada a teoria de dinâmica veicular utilizada para o modelamento matemático dos modelos simplificados, o equacionamento do modelo onhecido como Bicycle Model um modelo de 3 GDL até que as equações de espaço de estado sejam apresentadas assim como a descrição do processo de correlação de um modelo multicorpos. Será feita a comparação dos gráficos de respostas de taxa de guinada, aceleração lateral, ângulo de rolagem e ângulo de escorregamento lateral apresentadas pelo veículo real contra o modelo multicorpos e os modelos simplificados de dois e três graus de liberdade e verificadas as diferenças entre eles. Como conclusão do trabalho, será apresentada a região de trabalho para os modelos simplificados de dois e três graus de liberdade, diferente dos 0,3 e 0,5 g s extensivamente utilizados nos trabalhos científicos que utilizam estes modelos, levando em consideração a variação da velocidade longitudinal da manobra a ser executada.

Os modelos simplificados são muito utilizados em todas as áreas da engenharia com a finalidade de estimar as respostas de um sistema qualquer. Na engenharia automobilística isto não é diferente. Todavia, conhecer os limites de utilização de um sistema simplificado é crucial para que se tenha confiança nas respostas obtidas com estes modelos. O presente trabalho tem por objetivo mostrar o equacionamento matemático de dois diferentes modelos simplificados comumente utilizados pela comunidade automobilística, e que algumas vezes são equacionados de forma errada, compará-los com um modelo multicorpos correlacionado com um protótipo físico em manobra limite e em regime permanente. E, por fim, definir, utilizando dados aquisitados do veículo real, critérios de aceitação para o erro dos modelos simplificados. Nesta dissertação será abordada a teoria de dinâmica veicular utilizada para o modelamento matemático dos modelos simplificados, o equacionamento do modelo conhecido como Bicycle Model e um modelo de 3 GDL até que as equações de espaço de estado sejam apresentadas assim como a descrição do processo de correlação de um modelo multicorpos. Será feita a comparação dos gráficos de respostas de taxa de guinada, aceleração lateral, ângulo de rolagem e ângulo de escorregamento lateral apresentadas pelo veículo real contra o modelo multicorpos e os modelos simplificados de dois e três graus de liberdade e verificadas as diferenças entre eles. Como conclusão do trabalho, será apresentada a região de trabalho para os modelos simplificados de dois e três graus de liberdade, diferente dos 0,3 e 0,5 g s extensivamente utilizados nos trabalhos científicos que utilizam estes modelos, levando em consideração a variação da velocidade longitudinal da manobra a ser executada.