O sistema de suspensão de um veículo desempenha papel fundamental na isolação das vibrações provenientes da pista e de outras fontes de excitações e tem como alguns de seus objetivos: melhoria do conforto dos passageiros, manutenção da integridade das cargas e das vias (asfalto), aumento da segurança, proporcionando melhores condições de aderência pneu-piso, etc. A predição do desempenho de um sistema de suspensão veicular antes da construção de um protótipo físico, permite o dimensionamento prévio dos componentes que o integram com maior precisão, otimizando-se, desta forma, o custo final do produto bem como custos e prazos decorrentes de modificações para solucionar problemas que seriam detectados somente na experimentação do protótipo físico. Este trabalho apresenta um comparativo entre os resultados analíticos obtidos utilizando-se as funções transferências de um modelo simplificado (ou clássico) linear de uma suspensão automotiva de 1/4 de veículo (quarter-car); dos obtidos através da utilização de um protótipo virtual do mesmo modelo simplificado (ou clássico) de 1/4 de veículo e, por fim, dos obtidos utilizando-se um protótipo virtual de um sistema de suspensão do tipo MacPherson, sendo que os protótipos virtuais podem trabalhar com não-linearidades. São obtidas as respostas dinâmicas no domínio da frequência (0 a 30 Hz) e também no domínio do tempo, neste último caso utilizando-se como entrada um pulso no pneu, que simula a passagem do veículo sobre um obstáculo a 18 Km/h. Os resultados são comparados objetivamente e conclui-se sobre as limitações de utilização do modelo simplificado (ou clássico) de 1/4 de veículo. / The performance of the suspension system of a vehicle is fundamental to isolate the vibrations from road and from other sources and has the following objetives: improve the comfort of passengers (ride), protect the cargo and the road (asphalt), improve vehicle handling, etc. The prediction of the performance of a vehicle´s suspension system prior to the real prototype construction, allows the previous optimization of the design of the suspension´s components, obtaining a low cost product, in a shorter timming, with lower development costs, by solving problems that would be evident only during the tests with the real prototype. This study presents a comparison between analitycal results obtained by the use of transfers functions of a plain or classical linear model of a automotive suspension system named quarter-car; the results obtained from a virtual prototype of the same plain or classical model and, finally, the results obtained from a virtual prototype of a Macpherson suspension system, considering that the virtuals prototypes are be able to work with non-linearities. The dynamic response are obtained in the frequency domain (0 a 30 Hz) and in the time domain too, in this last case, with a pulse input in the tire, that simulates the car passing over a bump with a speed of 18 Km/h. Through the comparison of the results is possible to conclude about the limitations of the classical model.

Submitted by Dilene Paulo (dilene.fatima@ufcg.edu.br) on 2018-02-07T12:18:55Z No. of bitstreams: 1 DIEGO DAVID SILVA DINIZ – DISSERTAÇÃO PPGEM 2014.pdf: 4871335 bytes, checksum: cfbb94b91722df0a50916a777f1ec43e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T12:18:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIEGO DAVID SILVA DINIZ – DISSERTAÇÃO PPGEM 2014.pdf: 4871335 bytes, checksum: cfbb94b91722df0a50916a777f1ec43e (MD5) Previous issue date: 2014-12-03 / CNPq / Atualmente, o desenvolvimento da indústria automotiva e uma maior exigência do mercado estimularam a intensificação dos estudos na dinâmica veicular, levando os fabricantes a focarem seus esforços em produzir e otimizar tecnologias capazes de obter veículos mais rápidos, seguros e confortáveis. Com a evolução da computação, tornou-se viável a realização de simulação numérica para modelos complexos de veículos que fosse capaz de otimizar e compreender o real comportamento dinâmico do veículo, submetidos às situações adversas. Dentro desse contexto, este trabalho visa apresentar um estudo de modelagem computacional (modelo quarter car, half car e multicorpos) aplicados para avaliação do comportamento dinâmico vertical de um veículo do tipo off-road (Baja) com suspensão dianteira e traseira do tipo duplo A. Para este fim, foram feitos levantamentos experimentais dos parâmetros de suspensão associados a estudos da dinâmica vertical de um veículo off-road, do tipo baja, com auxílio da máquina de ensaio dinâmica (MTS 321.21), além de estudos dinâmicos numa mesa inercial por meio de um analisador de vibrações. Mediante os parâmetros, foram construídos e simulados os modelos matemáticos, quarter car e half car no software MATLAB e o carro completo no ambiente multicorpos. Como resultados, foram avaliadas a influência da pressão interna dos pneus, a variação das rigidezes das molas e o efeito do amortecimento em situações comuns, que o veículo fora de estrada pode ser submetido, permitindo avaliar o seu comportamento dinâmico vertical. Assim, os perfis de pistas idealizadas nestes trabalhos foram: lombada, valas e swept sine. Nos experimentos, destaca-se a variação da rigidez radial dos pneus, quando ocorrem mudanças na sua pressão interna, o efeito da variação dos valores das massas não suspensa do sistema, modificando o comportamento dinâmico do veículo no momento de excitação pelas adversidades do solo, e a variação da força de contato pneu/solo com a mudança da pressão interna dos pneus. Ambos esses efeitos causam mudança no comportamento dinâmico vertical e, em alguns casos, até na dinâmica lateral, influenciando no desempenho do veículo, o que torna imprescindível realizar estes tipos de estudos para um melhor entendimento dos fenômenos existentes, durante situações que um veículo off road são submetidos. / Currently, the development of the automotive industry and greater market demand stimulated the intensification of studies on vehicular dynamics, leading manufacturers to centralize their efforts to produce and optimize technologies capable of faster, safer and comfortable vehicles. Through the evolution of computation, it became viable the realization of numerical simulation of complex models of vehicles that would be able to optimize and understand the real dynamic behavior of the vehicle subjected to adverse situations. Within this context, this paper presents a study of computational modeling (quarter car, half car and multibody models) used for assessment of the vertical dynamic behavior of a vehicle type off-road (Baja) with front and rear suspension Double A. To make it possible, surveys of experimental parameters associated with studies of suspension of a vehicle off-road, the baja type, with the aid of dynamic testing (MTS 321.21) vertical machine dynamics were made in addition to dynamic studies in one inertial table through a vibrations analyzer. Through parameters, mathematical models (quarter car and half car) were built and simulated in MATLAB software. The complete car were built and simulated in multibody environment. With the results, there were evaluated the influence of the internal tire pressure, the variation of springs stiffness and the dampening effect throughout ordinary situations to this kind of vehicle and then allowing evaluates its vertical dynamic behavior. Therefore, the profiles of these works were idealized clues: speed bump, ditches and swept sine. In the experiments stands out a variation of the radial stiffness of the tire, when changes occur in their internal pressure, the effect of varying the values of the unsprung mass of the system, modifying the dynamic behavior of the vehicle at the time of excitation by the adversities of the soil, and the variation of contact force tire / ground with the change of the internal pressure of the tires. These effects cause changes in the vertical dynamic behavior, and in some cases even in the lateral dynamics may influence the performance of the vehicle, which makes it essential to make these types of studies to better understand the phenomena existing in situations that are off-road vehicle submitted.

O sistema de suspensão de um veículo desempenha papel fundamental na isolação das vibrações provenientes da pista e de outras fontes de excitações e tem como alguns de seus objetivos: melhoria do conforto dos passageiros, manutenção da integridade das cargas e das vias (asfalto), aumento da segurança, proporcionando melhores condições de aderência pneu-piso, etc. A predição do desempenho de um sistema de suspensão veicular antes da construção de um protótipo físico, permite o dimensionamento prévio dos componentes que o integram com maior precisão, otimizando-se, desta forma, o custo final do produto bem como custos e prazos decorrentes de modificações para solucionar problemas que seriam detectados somente na experimentação do protótipo físico. Este trabalho apresenta um comparativo entre os resultados analíticos obtidos utilizando-se as funções transferências de um modelo simplificado (ou clássico) linear de uma suspensão automotiva de 1/4 de veículo (quarter-car); dos obtidos através da utilização de um protótipo virtual do mesmo modelo simplificado (ou clássico) de 1/4 de veículo e, por fim, dos obtidos utilizando-se um protótipo virtual de um sistema de suspensão do tipo MacPherson, sendo que os protótipos virtuais podem trabalhar com não-linearidades. São obtidas as respostas dinâmicas no domínio da frequência (0 a 30 Hz) e também no domínio do tempo, neste último caso utilizando-se como entrada um pulso no pneu, que simula a passagem do veículo sobre um obstáculo a 18 Km/h. Os resultados são comparados objetivamente e conclui-se sobre as limitações de utilização do modelo simplificado (ou clássico) de 1/4 de veículo. / The performance of the suspension system of a vehicle is fundamental to isolate the vibrations from road and from other sources and has the following objetives: improve the comfort of passengers (ride), protect the cargo and the road (asphalt), improve vehicle handling, etc. The prediction of the performance of a vehicle´s suspension system prior to the real prototype construction, allows the previous optimization of the design of the suspension´s components, obtaining a low cost product, in a shorter timming, with lower development costs, by solving problems that would be evident only during the tests with the real prototype. This study presents a comparison between analitycal results obtained by the use of transfers functions of a plain or classical linear model of a automotive suspension system named quarter-car; the results obtained from a virtual prototype of the same plain or classical model and, finally, the results obtained from a virtual prototype of a Macpherson suspension system, considering that the virtuals prototypes are be able to work with non-linearities. The dynamic response are obtained in the frequency domain (0 a 30 Hz) and in the time domain too, in this last case, with a pulse input in the tire, that simulates the car passing over a bump with a speed of 18 Km/h. Through the comparison of the results is possible to conclude about the limitations of the classical model.

O escopo do trabalho é a modelagem de um coxim elastomérico de motor, elemento que possui papel fundamental no isolamento vibracional do conjunto motor e transmissão. O estudo do comportamento mecânico de materiais elastoméricos é um campo que é desenvolvido a muitos anos devida complexidade e não-linearidade desses componentes; e modelos matemáticos fiéis são diferenciais competitivos. Assim essa dissertação tem como objetivo principal propor a modelagem de um coxim de motor elastomérico utilizando a técnica de redes neurais para generalizar a função de transferência entre o deslocamento do coxim e a aceleração vertical de motor. Duas abordagens de treinamento - dados experimentais coletados em bancada hidráulica uniaxial e dados experimentais coletados em campo - são apresentadas com o intuito de identificar a condição que a rede neural apresenta melhor performance de generalização. Para tal comparação uma métrica baseada em área da densidade espectral de potência é apresentada para quantificar o desempenho do modelo na faixa de frequência estudada (0-40 Hz). Finalmente é realizada uma comparação com um modelo mecânico composto por molas e amortecedores combinados. Os resultados demonstram que tanto o treinamento realizado com dados de bancada quanto o modelo mecânico apresentam boa correlação de 0 Hz a 14 Hz enquanto o treinamento realizado com dados de campo tem boa correlação de 0 Hz a 14 Hz e de 23 Hz a 40 Hz uma vez que essa abordagem tem capacidade de capturar a histerese e parte da não linearidade da borracha. É demonstrado que na faixa de frequência na qual todos modelos não foram capazes de generalizar existe modo de vibrar onde um nó no coxim estudado que dificulta a modelagem. Conclui-se que a técnica de redes neurais possui grande potencial em sua utilização, apresentando resultados bastante satisfatórios, além de outras vantagens, como a velocidade de processamento da rede treinada. / This dissertation scope is the modeling of an elastomeric mount, element which has primordial role on powertrain vibration isolation. The study of the mechanic behavior of those elastomeric materials is a field being studied for several years agor since its complexity and non-linarity of those components; and a reliable math models are competitive edge. So this dissertation has as main object purpose the modeling of an elastomeric engine mount using neural networks technician to predict the transfer function between the mount displacement and engine vertical accelerationTwo training approachs experimental data gathered in a uniaxial hydraulic bench and experimental data gathered in field are presented with the objective of identify the condition which the neural network presents better prediction performance. So this comparison being made a metric based on power density spectral area is presented to quantify the performance on the frequency range studied (0-40 Hz). Finally a comparison is made with a mechanical model composed per springs and dumpers combined. The results show that even the training made with the bench data and the mechnical model present good correlation from 0 Hz to 14 Hz while the training made with field data has good correlation from 0 Hz to 14 Hz and 23 Hz to 40 Hz once this approach has the ability to capture the hysteresis and part of rubber non-linearity. It is demonstrated that the frequency range where all the models are not capable to predict, there is a vibration mode where there is a node on the studied mount which dificults the modeling. The conclusion is that the neural network technique has great potential on its usage, presenting very satisfactory results, among other vantages as the processing speed after the network is trained.

Este trabalho apresenta o estudo da dinâmica vertical de um veículo off-road de competição e do comportamento elastocinemático de suas suspensões primárias de duplo estágio com o auxílio da ferramenta computacional de simulação de sistemas multicorpos MSC-ADAMS. O modelo multicorpos do veículo inclui os modelos da suspensão dianteira, suspensão traseira, sistema de direção, pneus e massa suspensa. As análises elastocinemáticas das suspensões definiram geometrias que permitem longos cursos de trabalho das suspensões sem variações indesejadas de parâmetros de projeto. Com a análise modal do modelo de veículo completo foram definidos os valores de rigidez das molas das suspensões de duplo estágio que resultaram em valores de freqüência natural no primeiro estágio semelhantes aos indicados para carros de passeio e no segundo estágio, próximos dos encontrados em veículos de competição. A análise de conforto do veículo durante simulação de passagem por trecho de pista demonstrou que os elementos de força definidos na análise modal resultam em níveis de conforto raramente encontrados em veículos de competição. / This dissertation presents the study of a off-road competition vehicle ride and the double rate suspensions elastokinematic behavior using the multibody software MSC-ADAMS. The vehicle multibody model includes the rear and front suspensions, the steering system, the tires and the sprung mass. The suspensions elastokinematic analysis defined geometric configurations that allowed long jounce and rebound travel of wheel, without undesirable project parameters variations. In the modal analysis of the vehicle multibody model, the springs rates that results in natural frequencies values similar to passenger cars for the first suspension stage and, for the second stage, similar to competition vehicles, were defined. The ride analysis during the simulation of the vehicle running on a rough track showed that the force elements defined on the modal analysis resulted in a good ride quality, rarely found in competition vehicles.

Este trabalho apresenta o estudo da dinâmica vertical de um veículo off-road de competição e do comportamento elastocinemático de suas suspensões primárias de duplo estágio com o auxílio da ferramenta computacional de simulação de sistemas multicorpos MSC-ADAMS. O modelo multicorpos do veículo inclui os modelos da suspensão dianteira, suspensão traseira, sistema de direção, pneus e massa suspensa. As análises elastocinemáticas das suspensões definiram geometrias que permitem longos cursos de trabalho das suspensões sem variações indesejadas de parâmetros de projeto. Com a análise modal do modelo de veículo completo foram definidos os valores de rigidez das molas das suspensões de duplo estágio que resultaram em valores de freqüência natural no primeiro estágio semelhantes aos indicados para carros de passeio e no segundo estágio, próximos dos encontrados em veículos de competição. A análise de conforto do veículo durante simulação de passagem por trecho de pista demonstrou que os elementos de força definidos na análise modal resultam em níveis de conforto raramente encontrados em veículos de competição. / This dissertation presents the study of a off-road competition vehicle ride and the double rate suspensions elastokinematic behavior using the multibody software MSC-ADAMS. The vehicle multibody model includes the rear and front suspensions, the steering system, the tires and the sprung mass. The suspensions elastokinematic analysis defined geometric configurations that allowed long jounce and rebound travel of wheel, without undesirable project parameters variations. In the modal analysis of the vehicle multibody model, the springs rates that results in natural frequencies values similar to passenger cars for the first suspension stage and, for the second stage, similar to competition vehicles, were defined. The ride analysis during the simulation of the vehicle running on a rough track showed that the force elements defined on the modal analysis resulted in a good ride quality, rarely found in competition vehicles.

O escopo do trabalho é a modelagem de um coxim elastomérico de motor, elemento que possui papel fundamental no isolamento vibracional do conjunto motor e transmissão. O estudo do comportamento mecânico de materiais elastoméricos é um campo que é desenvolvido a muitos anos devida complexidade e não-linearidade desses componentes; e modelos matemáticos fiéis são diferenciais competitivos. Assim essa dissertação tem como objetivo principal propor a modelagem de um coxim de motor elastomérico utilizando a técnica de redes neurais para generalizar a função de transferência entre o deslocamento do coxim e a aceleração vertical de motor. Duas abordagens de treinamento - dados experimentais coletados em bancada hidráulica uniaxial e dados experimentais coletados em campo - são apresentadas com o intuito de identificar a condição que a rede neural apresenta melhor performance de generalização. Para tal comparação uma métrica baseada em área da densidade espectral de potência é apresentada para quantificar o desempenho do modelo na faixa de frequência estudada (0-40 Hz). Finalmente é realizada uma comparação com um modelo mecânico composto por molas e amortecedores combinados. Os resultados demonstram que tanto o treinamento realizado com dados de bancada quanto o modelo mecânico apresentam boa correlação de 0 Hz a 14 Hz enquanto o treinamento realizado com dados de campo tem boa correlação de 0 Hz a 14 Hz e de 23 Hz a 40 Hz uma vez que essa abordagem tem capacidade de capturar a histerese e parte da não linearidade da borracha. É demonstrado que na faixa de frequência na qual todos modelos não foram capazes de generalizar existe modo de vibrar onde um nó no coxim estudado que dificulta a modelagem. Conclui-se que a técnica de redes neurais possui grande potencial em sua utilização, apresentando resultados bastante satisfatórios, além de outras vantagens, como a velocidade de processamento da rede treinada. / This dissertation scope is the modeling of an elastomeric mount, element which has primordial role on powertrain vibration isolation. The study of the mechanic behavior of those elastomeric materials is a field being studied for several years agor since its complexity and non-linarity of those components; and a reliable math models are competitive edge. So this dissertation has as main object purpose the modeling of an elastomeric engine mount using neural networks technician to predict the transfer function between the mount displacement and engine vertical accelerationTwo training approachs experimental data gathered in a uniaxial hydraulic bench and experimental data gathered in field are presented with the objective of identify the condition which the neural network presents better prediction performance. So this comparison being made a metric based on power density spectral area is presented to quantify the performance on the frequency range studied (0-40 Hz). Finally a comparison is made with a mechanical model composed per springs and dumpers combined. The results show that even the training made with the bench data and the mechnical model present good correlation from 0 Hz to 14 Hz while the training made with field data has good correlation from 0 Hz to 14 Hz and 23 Hz to 40 Hz once this approach has the ability to capture the hysteresis and part of rubber non-linearity. It is demonstrated that the frequency range where all the models are not capable to predict, there is a vibration mode where there is a node on the studied mount which dificults the modeling. The conclusion is that the neural network technique has great potential on its usage, presenting very satisfactory results, among other vantages as the processing speed after the network is trained.