Orientador: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Nelson Peruzzi / banca: João Eduardo Guarnetti dos Santos / Resumo: Esse trabalho buscou investigar os comportamentos dinâmicos de uma suspensão eletromecânica. Para a configuração dessa suspensão substitui-se o amortecedor viscoso convencional por um amortecedor do tipo eletromecânico. O amortecedor eletromecânico é formado por um transdutor de imã permanente e bobina móvel, no qual se acopla ao sistema mecânico com o eletromagnético. Nos terminais da bobina é introduzido um circuito elétrico RLC ligados em série. Para modelagem e a obtenção das equações dinâmica que descrevem seu movimento utilizou-se o método de Lagrange, que utiliza expressões de energia. Os modelos abordam absorvedores utilizados na indústria automobilística. No trabalho, primeiramente foi investigado a capacidade dos parâmetros elétricos no comportamento do sistema, e verificou-se a influência que a resistência elétrica e a capacitância tem em relação ao deslocamento da massa suspensa de um veículo. Foi realizada, através da função transferência, uma análise da quantidade de energia obtida no sistema elétrico para valores diferentes de resistência elétrica e em comparação foi verificado o ganho da massa suspensa para um movimento harmônico sofrido pela base. Por fim, investigou-se as potências geradas no circuito elétrico e o fator de potência para diferentes valores de capacitância. E também apurou a influência da resistência elétrica na produção de potência ativa. Os resultados mostraram a influência dos parâmetros elétricos no comportamento dinâmico do sistema e na g... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work sought to investigate the dynamic behavior of an electromechanical suspension. For the configuration of this suspension it replaces the conventional viscous damper with a shock absorber of the electromechanical type. The electromechanical damper is formed by a permanent magnet transducer and mobile coil, in which it couples the mechanical system with the electromagnetic. At the terminals of the coil is introduced an RLC electric circuit connected in series. For the modeling and the obtaining of the dynamic equations that describe its movement was uses the Lagrange method, that uses expressions of conservation of energy. The models approach in a simplified way the absorbers used in the automotive industry. In the work, it was first investigated the influence of the electrical parameters on the behavior of the system, it was verifies the power of the electrical resistance and the capacitance have in relation to the displacement of the suspended mass of a vehicle. It was performed, through the transfer function, an analysis of the amount of energy obtained in the electrical system is performed for different values of electrical resistance and in comparison it was verifies the gain of the suspended mass for a harmonic movement suffered by the base. Finally, we investigated the powers generated in the electric circuit and the power factor for different capacitance values. It also determined the influence of electrical resistance on the production of active power. The res... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Coorientador: Olivério Moreira de Macedo Silva / Banca: Peterson Luiz Ferrandini / Banca: Kátia Regina Cardoso / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar o efeito do jateamento e a diferença de três modos distintos de jateamento no comportamento em fadiga de molas de aço SAE 9254. Os seguintes métodos foram avaliados: molas sem jateamento; molas jateadas no processo P1 (jateamento a frio seguido de jateamento com a mola comprimida); molas jateadas no processo P2 (jateamento a quente seguido de jateamento com a mola comprimida) e molas jateadas no processo P3 (jateamento a quente seguido de jateamento com granalha fina). Foi avaliado o desempenho em fadiga das molas em três níveis diferentes de tensão aplicada, sendo que as molas para cada processo em estudo foram extraídas de um mesmo lote de arame. Foi observado que o método de jateamento P3 apresentou o melhor desempenho seguido do método de jateamento P2 e posteriormente do método convencional e o pior resultado foi das molas sem jateamento. Os resultados desta dissertação mostram que o jateamento pode aumentar de 3560 % a 15216 % a vida em fadiga das molas, dependendo do método de jateamento empregado, essa diferença no resultado do teste de fadiga é resultado do estado de tensões residuais compressivas na superfície das molas. A análise da fratura mostrou que o método de jateamento também influenciou no modo de falha das molas / Abstract: The propose of this dissertation is to study the effect of shot peening method, comparing three different shot peening methods for suspension springs manufacture, it was performed fatigue test on the springs produced with steel grade SAE 9254. The following shot peening methods were evaluated: springs without shot peening; springs produced at P1 shot peening method (shot peening at ambient temperature followed by stress peening); springs produced at shot peening P2 method (hot shot peening followed by stress peening) and springs produced at shot peening P3 method (hot shot peening followed by shot peening with fine shot size). The fatigue tests were performed in three different stress levels, whereas all the springs used at this study are from the same lot. The P3 shot peening method, had a better fatigue life performance, followed by P2 shot peening method, the third better performance was the P1 shot peening method, and the worst results was the springs without shot peening process. It was concluded that the different results in fatigue life is due to residual stress condition at spring surface. The analysis performed at fracture origin showed that the springs broke due to different reason / Mestre

Orientador: Marcos Silveira / Banca: Paulo José Paupitz Gonçalves / Banca: Fabricio Cesar Lobato de Almeida / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Maíra Martins da Silva / Resumo: O objetivo desse trabalho é realizar um estudo do comportamento dinâmico de sistemas de suspensão veicular que empregam amortecimento assimétrico incluindo não linearidade geométrica, com foco na melhoria do conforto para os passageiros, considerando o perfil da estrada harmônico e estocástico. Os veículos terrestres estão sujeitos às vibrações induzidas pela superfície em que se deslocam e o conforto para os passageiros e o contato entre a estrada e o pneu depende desses fatores. Na prática, os veículos precisam ser equipados com sistemas de suspensão para minimizar os efeitos das imperfeições da estrada, aumentando o seu conforto. Nesse contexto, a eficácia do sistema de suspensão pode ser avaliada observando a aceleração da massa suspensa, que está relacionada diretamente com o nível de conforto para os passageiros. O perfil vertical da estrada pode ser representado de diferentes formas e um perfil harmônico simples ou um perfil estocástico realista pode ser utilizado dependendo do objetivo. A norma ISO 8608:1995 especifica um método uniforme para caracterizar o perfil das ruas, rodovias e estradas não pavimentadas baseado na densidade espectral de potência. O perfil da estrada pode ser classificado dentro de uma classe de rugosidade de A a H, onde A representa uma estrada muito boa e H uma estrada muito acidentada. Neste trabalho, é apresentada a modelagem do perfil da estrada de acordo com a ISO 8608:1995 para diferentes classes de rugosidade. O perfil vertical é aproxim... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this work is to perform a study of the dynamic behavior of vehicle suspension systems that employ asymmetrical damping including geometrical nonlinearity, focusing on the improvement of comfort for the passenger, considering harmonic and stochastic road profiles. Ground vehicles are subject to the vibration induced by the surface on which they are moving and the passenger comfort and road-tire contact depend on these factors. In practice, vehicles need to be equipped with suspension systems to minimize the effects of road imperfections, increasing their comfort. In this context, the effectiveness of the suspension system can be measured by observing the acceleration of the sprung mass, which is directly related to the comfort level for the passengers. The vertical profile of the road can be represented in different ways and a simple harmonic or a realistic stochastic profile can be used depending on the purpose. ISO 8608:1995 specifies a uniform method for characterizing the profile of streets, highways and unpaved roads based on power spectral density. The road profile can be classified within a roughness class from A to H, where A represents a very good road and there is a very rough road. This work presents the modeling of the road profile according to ISO 8608:1995 for different roughness classes. The vertical profile is approximated by a harmonic function with overlap in the wavenumber and the phase angle is generated randomly. The classic quarter-car mo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Comprovadamente, o sistema de suspensão veicular passivo é uma proposta confiável e econômica de solução tanto para redução dos níveis de vibração do chassi e da roda, quanto para a redução dos níveis de aceleração do chassi. Embora este sistema seja amplamente empregado nos veículos, ele apresenta a desvantagem que seus parâmetros não podem ser modificados de acordo com as variações geradas pela pista. Com isso surge o emprego da utilização do sistema de suspensão ativa, que possibilita a variação dos parâmetros da suspensão a tempo real, no entanto, o emprego deste tipo de suspensão requer um elevado nível de energia para o funcionamento correto de seus atuadores, acarretando na inviabilidade de algumas aplicações. Para solucionar as desvantagens encontradas para o sistema de suspensão passivo e ativo, surge o sistema de suspensão semiativo, que reúne as vantagens do sistema ativo, porém com um menor consumo de energia, gerando consequentemente uma opção de controle confiável e econômica de solução para os problemas de dirigibilidade e conforto veicular. O presente trabalho pretende realizar duas avaliações, sendo a primeira, a avaliação e comparação de um sistema de suspensão passivo com o desempenho de quatro controladores semiativos (on/off, skyhook, groundhook e híbrido) e a segunda é testar os mesmos controladores, porém considerando a dinâmica de um amortecedor magnético-reológico através do modelo de LuGre. Estes controladores serão aplicados a um modelo não linear de um quarto de carro com dois graus de liberdade, sendo as suas variáveis estimadas, através de um observador de estados não linear. A análise para a comparação dos sistemas será realizada através de simulações numéricas utilizando o software MatLab®. As simulações dos distúrbios gerados pela pista serão realizadas através de uma função degrau e uma função pulso com o objetivo de avaliar o desempenho de cada controlador. Após a implementação dos algoritmos de controle, foi possível verificar que o sistema de suspensão semiativo, frente às excitações propostas, apresentou um desempenho superior em relação ao conforto. Contudo, não tão significativas quanto ao do conforto, o sistema controlável também, comparativamente ao sistema passivo, apresentou melhoras no requisito dirigibilidade. / Proven, the passive vehicle suspension system is a reliable and cost-effective solution solution for both chassis and wheel vibration levels reduction and chassis acceleration levels reduction. Although this system is widely used in vehicles, it has the disadvantage that its parameters can not be modified according to the variations generated by the track. This results in the use of the active suspension system, which allows the variation of the parameters of the suspension in real time, however, the use of this type of suspension requires a high level of energy for the correct operation of its actuators, resulting in the unfeasibility of some applications. To solve the disadvantages found for the passive and active suspension system, the semiactive suspension system arises, which combines the advantages of the active system, but with a lower energy consumption, consequently generating a reliable and economical solution control option to the problems of maneuverability and vehicular comfort. The present work intends to perform two evaluations, the first being the evaluation and comparison of a passive suspension system with the performance of four semi-active controllers (on/off, skyhook, groundhook and hybrid) and the second is to test the same controllers, but considering the dynamics of a magneticrheological damper through the LuGre model. These controllers will be applied to a nonlinear model of a quarter-car with two degrees of freedom, with its variables being estimated through a nonlinear state observer. The analysis for the comparison of the systems will be performed through numerical simulations using MatLab® software. The simulations of the disturbances generated by the track will be performed through a step function and a pulse function in order to evaluate the performance of each controller. After the implementation of the control algorithms, it was possible to verify that the system of semi-active suspension against the proposed excitations presented a superior performance in relation to comfort. However, not as significant as comfort, the controllable system alo compared to the passive system, presented improvements in the steerability requirement.

Desde que se inventou o automóvel, a suspensão veicular é objeto de pesquisa e estudo. A função do sistema de suspensão de um veículo é minimizar a aceleração vertical, isolando os passageiros de choques e vibrações promovendo conforto, reduzindo a fadiga o que beneficia a saúde e segurança dos motoristas. Este trabalho apresenta uma proposta para o controle da suspensão veicular utilizando um controlador SDRE aplicado ao amortecedor magneto-reológico. A eficiência do controle proposto pode ser evidenciada através de simulações computacionais utilizando um modelo matemático não linear de um quarto de carro e um modelo matemático não-lienar de meio de carro. A análise do desempenho do controle é realizada considerando excitações provocadas por irregularidades da estrada representadas por entradas do tipo degrau e senoidal. As simulações computacionais foram realizadas utilizando o programa Matlab®. Os resultados das simulações evidenciam que o controle proposto melhora dirigibilidade do veículo ao reduzir o deslocamento vertical do conjunto eixo-roda e contribui com o conforto dos passageiros reduzindo as oscilações na carroceria. Adicionalmente, foram realizadas análises de simulações de variações paramétricas afim de se verificar o comportamento do controle proposto diante de incertezas. Os estudos paramétricos demonstram que o controle permanece estável, mesmo quando submetido a variações paramétricas. / Since car was developed, vehicular suspension is an object of research and study. The function of the suspension system of a vehicle is to minimize vertical acceleration, isolating passengers from shocks and vibrations promoting comfort, reducing fatigue which benefits the health and safety of drivers. This work presents a proposal for the control of vehicle suspension using an SDRE controller applied to the magneto-rheological damper. The efficiency of the proposed control can be evidenced through computational simulations using a quarter-car nonlinear mathematical model and a half-car nonlinear mathematical model. The analysis of the controller's performance is performed considering the excitations caused by irregularities of the road represented by step input and sinusoidal. Computational simulations were performed using Matlab®. The simulation results show that the proposed control improves the vehicle's dirigibility by reducing the vertical displacement of the wheel and also contributes to the passengers' comfort by reducing oscillations in the vehicle's body. In addition, simulations of parametric variations were performed in order to verify the behavior of the proposed control in face of uncertainties. Parametric studies demonstrate that control remains stable, even when subjected to parametric variations.

Desde que se inventou o automóvel, a suspensão veicular é objeto de pesquisa e estudo. A função do sistema de suspensão de um veículo é minimizar a aceleração vertical, isolando os passageiros de choques e vibrações promovendo conforto, reduzindo a fadiga o que beneficia a saúde e segurança dos motoristas. Este trabalho apresenta uma proposta para o controle da suspensão veicular utilizando um controlador SDRE aplicado ao amortecedor magneto-reológico. A eficiência do controle proposto pode ser evidenciada através de simulações computacionais utilizando um modelo matemático não linear de um quarto de carro e um modelo matemático não-lienar de meio de carro. A análise do desempenho do controle é realizada considerando excitações provocadas por irregularidades da estrada representadas por entradas do tipo degrau e senoidal. As simulações computacionais foram realizadas utilizando o programa Matlab®. Os resultados das simulações evidenciam que o controle proposto melhora dirigibilidade do veículo ao reduzir o deslocamento vertical do conjunto eixo-roda e contribui com o conforto dos passageiros reduzindo as oscilações na carroceria. Adicionalmente, foram realizadas análises de simulações de variações paramétricas afim de se verificar o comportamento do controle proposto diante de incertezas. Os estudos paramétricos demonstram que o controle permanece estável, mesmo quando submetido a variações paramétricas. / Since car was developed, vehicular suspension is an object of research and study. The function of the suspension system of a vehicle is to minimize vertical acceleration, isolating passengers from shocks and vibrations promoting comfort, reducing fatigue which benefits the health and safety of drivers. This work presents a proposal for the control of vehicle suspension using an SDRE controller applied to the magneto-rheological damper. The efficiency of the proposed control can be evidenced through computational simulations using a quarter-car nonlinear mathematical model and a half-car nonlinear mathematical model. The analysis of the controller's performance is performed considering the excitations caused by irregularities of the road represented by step input and sinusoidal. Computational simulations were performed using Matlab®. The simulation results show that the proposed control improves the vehicle's dirigibility by reducing the vertical displacement of the wheel and also contributes to the passengers' comfort by reducing oscillations in the vehicle's body. In addition, simulations of parametric variations were performed in order to verify the behavior of the proposed control in face of uncertainties. Parametric studies demonstrate that control remains stable, even when subjected to parametric variations.