O objetivo deste trabalho é estudar a influência da rigidez do quadro na dirigibilidade de um veículo de competição fórmula SAE (protótipo E2-M, da equipe EESC-USP) em ambiente multicorpos com o software Adams/Car. Um modelo contendo os subsistemas de suspensão, direção, pneumático, powertrain, barra estabilizadora e quadro foi construído em ambiente multicorpos com componentes modelados como corpos rígidos. Posteriormente foram elaborados três modelos de quadros flexíveis com diferentes valores de rigidez torcional para substituir o quadro rígido. Estes foram obtidos através da análise modal com o auxílio do método dos elementos finitos. Para comparação da dinâmica lateral dos modelos, típicas manobras do estudo de dirigibilidade foram consideradas tais como rampsteer, step-steer e single lane change. Os resultados obtidos foram de aceleração lateral e velocidade de guinada. Pelas condições avaliadas, pode-se concluir que a rigidez torcional de um quadro para o protótipo E2-M pode estar entre 700 e 1500 N.m/o. Essa variação de rigidez representou 5 kg de massa no quadro. Porém deve-se fazer uma avaliação modal com a massa suspensa calibrada para verificar se não existe acoplamento de modos e freqüências com outros subsistemas. / This dissertation is intended to study the influence of frame stiffness in handling of a Formula SAE vehicle (E2-M prototype from EESC-USP Formula SAE team) in multibody with Adams/Car software. A model containing the subsystems of suspension, steering, tires, powertrain, frame and stabilizing bar was built considering rigid bodies. Subsequently, three models of flexible frames were developed with different values of torsional stiffness to replace the rigid frame. They were obtained through modal analysis with the aid of finite element method. For the handling investigation, maneuvers such as ramp-steer, step-steer and single lane change were considered. The results evaluated were lateral acceleration and yaw velocity. According to results, the torsional stiffness for the E2-M prototype can be between 700 and 1500 Nm/o. But an eigenvalue analyses is also necessary to verify if there is no coupling of modes of the calibrated sprung mass with other subsystems.

Este trabalho utiliza a técnica de modelagem de sistemas multicorpos para analisar o comportamento dinâmico de um vagão ferroviário de carga, trafegando sobre via tangente com desnivelamento transversal periódico. O estudo exibe a modelagem dos principais vínculos deste sistema, como o contato entre o prato e o pião, molas helicoidais e sistema de amortecimento de atrito seco da suspensão primária. A modelagem do contato entre o prato e o pião sugerida, é baseada em um modelo de elastic foundation, e utiliza a característica geométrica dos corpos em contato. O modelo dinâmico de atrito desenvolvido possui atuação bidirecional, sendo utilizado nos elementos dissipativos da suspensão. A matriz de rigidez das molas helicoidais da suspensão primária é obtida utilizando o Triedro de Frenet-Serret e o Segundo Teorema de Castigliano. O modelo matemático, confeccionado com a ferramenta de modelagem ADAMS/Rail, é composto por 90 corpos rígidos e uma caixa flexível e possui 210 graus de liberdade. A comparação dos resultados obtidos na identificação modal experimental e nas análises do modelo comprovou que as hipóteses adotadas na modelagem são aceitáveis, reforçando a utilização dos modelos multicorpos na análise dinâmica do veículo guiado. A variação da velocidade de tráfego do veículo, sobre diferentes comprimentos de irregularidade da via, proporcionou os resultados para confecção dos mapas de resposta dinâmica. Esses mapas foram traçados para o ângulo rolagem, alívio das forças no contato roda-trilho e razão L/V no rodeiro de ataque, e identificaram as regiões mais sensíveis para a rolagem harmônica. A rolagem e torção da caixa foram identificados como os movimentos principais do veículo, quando em tráfego em via com desnivelamento transversal periódico. O conjunto de prato e pião gasto aumentou a faixa de velocidade indicada como crítica para a rolagem, piorando os resultados para velocidades mais baixas. O aumento do amortecimento da suspensão primária, por meio da inclinação do lenoir link, diminuiu os valores de rolagem e do alívio em comparação ao caso nominal. A utilização do ampara-balaço de contato constante propiciou a diminuição do ângulo de rolagem, alívio das forças e da razão L/V do rodeiro na região de ressonância. O aumento do amortecimento deste vínculo, devido à mola elastomérica, proporcionou resultados ainda melhores e indicou que a alteração das características da suspensão secundária pode reduzir a amplitude do movimento de rolagem harmônica. A metodologia de análise do comportamento dinâmico proposta, através dos mapas de resposta, pode auxiliar na determinação das faixas críticas de velocidade de um vagão ferroviário de carga, no tráfego em vias cujas características típicas das irregularidades são conhecidas. Empresas do setor ferroviário podem aplicar este método no projeto de novos vagões, bem como no estudo da velocidade crítica de determinada frota já em operação. / This study uses the multibody system modeling techniques to analyze the dynamic behavior of a railway freight wagon, traveling over tangent track with periodic cross level defect. The study shows the modeling of the main links of the system, as the center plate contact, helical springs and dry friction damper. The suggested modeling of the center plate contact is based on an elastic foundation model, and uses the geometric characteristic of these bodies. The dynamic friction model developed is bidirectional, being used in the dissipative suspension elements. The stiffness matrix of the helical springs is obtained using the Frenet-Serret trihedral and the Second Castigliano Theorem. The mathematical model, developed with the software ADAMS/Rail, is composed of 90 rigid bodies and a flexible car body and has 210 degrees of freedom. A comparison of results obtained in experimental modal identification and analysis of the mathematical model showed that the assumptions made in modeling are acceptable, reinforcing the use of multibody models in dynamic analysis of rail vehicles. The traffic speed variation on different lengths of track irregularity provided the results to make the dynamic response maps. These maps were drawn to roll angle, vertical force in the wheel-rail contact and wheelset L/V and identified the most sensitive regions to harmonic roll. The roll and torsion of the car body were identified as the main movements of the vehicle, when traveling over tangent track with periodic cross level defect. The use of worn center plate increased the critical speed range to the roll motion and decreases the performance for slower speeds. The increase in the damping of the primary suspension, through the lenoir link inclination, decreased the rolling angle and wheel lift in comparison to the nominal case. The use of constant contact side bearer reduced the roll angle and wheelset L/V ratio and increased the vertical load on wheels in the resonance region. The use of elastomeric side bearer provided even better results indicating that changes of the secondary suspension characteristics can minimize the movement of harmonic roll. The methodology for analyzing the dynamic behavior, through the proposed response maps, can assist in determining the critical speed ranges of a railway freight wagon running over a track whose typical irregularities characteristics are known. Companies in the rail industry can apply this method in the design of new cars, and study the critical velocity of a given railway fleet already in operation.

Apresenta um modelo completo em sistemas multicorpos de uma combinação veicular formada por um cavalo mecânico e um semi-reboque para um estudo de dirigibilidade. O modelo multicorpos foi desenvolvido no MSC.Adams/Car e inclui a suspensão primária, sistema de direção, trem de força, modelo de pneu e um quadro flexível para o cavalo mecânico, e a suspensão primária, modelo de pneu e quadro rígido para o semi-reboque. A resposta dinâmica lateral de uma composição veicular depende das características combinadas de estabilidade direcional, dirigibilidade e interação pneu/pavimento da unidade motora e da unidade rebocada. Os parâmetros mais importantes em relação à dinâmica lateral dos veículos longos combinados são: a velocidade longitudinal, o concerning stiffness dos pneus da combinação veicular, as elasticidades dos sistemas de suspensão e esterçamento do cavalo mecânico, a localização, distribuição do carregamento e momento de inércia em guinada da unidade movida e transferência lateral de carga do veículo como um todo. O modelo foi validado no âmbito dos modos de vibração. As análises de dirigibilidade foram realizadas mediante execução de manobras de mudança simples de pista e de esterçamento com entrada rampa, no MSC.Adams/Car, para calcular métricas comumente utilizadas para avaliação da dinâmica lateral de veículos longos combinados como aceleração lateral, velocidade de guinada, offtracking dinâmico e o gradiente de esterçamento. Análises dos resultados mostraram a influência no tempo de resposta, em regime transitório, do cavalo quando atrelado ao semi-reboque e um comportamento sub-esterçante nas velocidades longitudinais simuladas. A combinação veicular utilizada para este estudo apresenta um comportamento direcional estável. / This work presents a complete multibody model of a heavy articulated vehicle with a tractor and a semitrailer for handling study purposes. The model had been developed on MSC.Adams/Car and includes primary suspension system, steering system, powertrain, tire model and a flexible frame for tractor, suspension system, tire model and a rigid frame for semitrailer. The lateral dynamics response of a heavy articulated vehicle depends on tractor/semitrailer combined characteristics of the directional stability, the manouverability and the tire/road interaction. The most important parameters concerning of the lateral dynamics of heavy articulated vehicles are: longitudinal velocity, combined tire cornering stiffness of vehicular composition, suspensions systems compliance and steering system compliance of tractor, location, load distribution and yaw moment of towing unit and vehicle overall lateral load transfer. The model was validated about modal shapes and frequencies vibrations. Handling analyses had performed with single lane change and ramp steer maneuvers simulation on MSC.Adams/Car to calculate common measures for heavy articulated vehicles lateral dynamics evaluation as lateral acceleration, yaw velocity, dynamic offtracking and understeer gradient. The results analyses showed that the towing unit influences on response of the tractor and an understeer behavior of all vehicular composition over longitudinal velocity range simulated. The heavy articulated vehicle used on this study shows a stable directional behavior.

Os modelos simplificados de veículos são importantes em fases iniciais do projeto de um veículo, quando muitas características geométricas ainda não estão definidas. No caso de ônibus com sistema de suspensão a ar, os modelos encontrados na literatura não levam em conta efeitos da válvula niveladora de altura. Dois modelos de um ônibus foram desenvolvidos: um modelo não linear de veículo com três graus de liberdade e um modelo em sistema multicorpos com 109 graus de liberdade. Os dois modelos possuem sistema de suspensão a ar com a modelagem termodinâmica do bolsão com a válvula niveladora de altura. As equações do modelo não linear de três graus de liberdade foram construídas utilizando o conceito de derivativos de estabilidade. Para a validação dos modelos, foram realizados ensaios experimentais com o veículo e as seguintes grandezas foram medidas: aceleração lateral, velocidade em guinada, velocidade lateral, ângulo de escorregamento do veículo e ângulo de rolamento. Os resultados obtidos com os modelos foram validados experimentalmente. O comportamento do ângulo de rolamento do veículo devido ao sistema de suspensão a ar foi reproduzido nos dois modelos. Foi desenvolvida uma interface gráfica dentro do ambiente ADAMS para a geração automática de modelos simplificados. Os dados do veículo são inseridos através de uma interface gráfica com caixas de diálogo. Modelos simplificados de veículos são utilizados no controle da dinâmica do veículo. Neste tipo de aplicação, as equações do modelo não linear de três graus de liberdade são resolvidas em tempo real e podem servir como um modelo de referência para sistemas adaptativos de controle. / Simplified vehicle models are very important at the initial stages of vehicle development when all geometric data are not yet available. In the case of a bus with an air suspension system, the models you find in the literature does not taken into account the control leveling valve effects. Two bus models were developed: a nonlinear three degrees of freedom model and a multibody model with 109 degrees of freedom. Both models have thermodynamic air suspension system model with control leveling valve. The three degrees of freedom equations were built using the stability derivative concept. In order to validate the models, experimental tests were carried out and the following variables were measured: lateral acceleration, yaw velocity, sideslip angle and roll angle. The model results were validated against actual data. The roll angle behavior due to air suspension system was reproduced in both models. A graphic user interface for developing simplified vehicle model, based on the nonlinear three degrees of freedom model equations, was built using the ADAMS interface. All the data necessary for the model are introduced via dialog boxes. Simplified vehicle models can be used in vehicle dynamics control. In this kind of application, the three degrees of freedom equations can be solved in real time simulation and can be used as a reference model in adaptive control system, for instance.

Apresenta um modelo multicorpos completo de um veículo comercial leve considerando a flexibilidade do quadro para estudos de dirigibilidade. O modelo de multicorpos foi desenvolvido utilizando o software MSC.ADAMS e inclui a suspensão primária, a cabine, o sistema de esterçamento, o trem de força, o modelo do pneu e um quadro flexível. O comportamento direcional, a dirigibilidade e a interação veículo/pavimento são os fatores que definem o desempenho do veículo em relação à dinâmica lateral. Os parâmetros mais importantes considerando o comportamento lateral do veículo são: a velocidade longitudinal, a rigidez em curva do pneu, a elasticidade da suspensão e do sistema de esterçamento, a transferência lateral de carga, centro de rolamento e propriedades inerciais. Conseqüentemente, considerando a transferência lateral de carga, o uso do quadro flexível se mostra importante. O modelo completo foi validado com resultados experimentais. Típicas manobras para estudo de dirigibilidade foram simuladas, entre elas: curva de raio e velocidade constantes e manobras de dupla mudança de pista. Os resultados obtidos foram a aceleração lateral, a velocidade de guinada, o ângulo de deriva da trajetória, o ângulo de rolamento e o gradiente de esterçamento. Com a análise dos resultados, o veículo mostrou comportamentos diferentes em função da aceleração lateral. Em baixas acelerações laterais, o veículo apresenta um comportamento levemente sub-esterçante. Contudo, em acelerações laterais altas, o veículo se torna sobre-esterçante. Finalmente, uma análise no domínio da freqüência foi realizada e ambos modelos mostraram as mesmas características. / This dissertation presents a complete multibody model of a light commercial truck considering the frame flexibility for handling characteristics studies. The flexible multibody model was developed using MSC.ADAMS, and it includes a complete primary suspension, the cabin, the steering system, the powertrain, a tire model (Delft) and the flexible frame. The directional response behavior, the driveability and the vehicle/road interaction are the factors that define vehicle handling performance. The most important parameters concerning lateral behavior are: longitudinal velocity, tire cornering stiffness, suspension system elasticity, steering systems elasticity, lateral load transfer, roll center and inertial properties. Consequently, regarding lateral load transfer, the use of a flexible frame is very important. The complete model was validated with experimental results and for the purpose of vehicle analyses, typical standard handling maneuvers were undertaken including constant radius turn, constant velocity turn and double lane change. The results obtained were lateral acceleration, yaw rate, side slip angle, roll angle and the understeer gradient. Analyzing the results, the vehicle showed a changing behavior concerning steer. At low velocities and lateral accelerations, the vehicle is slightly understeer. However, at higher velocities and lateral accelerations, it becomes oversteer. Finally, a frequency domain analysis was undertaken using the simplified and the complete model and both models shown the same characteristics.

O comportamento da dinâmica lateral de veículos automotivos com esterçamento nas quatro rodas é estudado com o auxílio de uma ferramenta computacional de modelagem e simulação de sistemas multicorpos. São utilizadas duas estratégias de controle do esterçamento das rodas traseiras para a avaliação de suas principais características. Uma das estratégias esterça as rodas traseiras em função do ângulo de esterçamento do volante, e a outra esterça as rodas traseiras em função do ângulo de esterçamento do volante e da velocidade longitudinal do veículo. O teste utilizado para as análises é a entrada degrau de esterçamento, onde é avaliada a resposta transitória e de regime da aceleração lateral, da velocidade de guinada e do ângulo de rolagem dos veículos. Os resultados das simulações mostram que os veículos com esterçamento nas quatro rodas têm o tempo de resposta da velocidade de guinada maior, e da aceleração lateral e do ângulo de rolagem menores que o veículo convencional. Também apresentam uma diminuição no ganho da aceleração lateral, da velocidade de guinada e do ângulo de rolagem. Além disso apresentam uma característica subesterçante mais acentuada. Essas características são mais evidentes no veículo com estratégia de controle função do esterçamento do volante. Os resultados obtidos correspondem ao comportamento dos veículos com esterçamento nas quatro rodas apresentado na literatura. / The lateral dynamic behavior of the automotive vehicles is studied with the aid of a computational tool for multibody systems modeling and simulation. Two rear wheel steering control strategies are used for evaluation of the main four wheel steering characteristics. One strategy steer the rear wheels as a function of the steering wheel angle, and the other one, steer the rear wheels as a function of the steering wheel angle and the speed. The steer step input is the test used, where the lateral acceleration, the yaw rate and the roll angle transient and stead state response are evaluated. The simulation results show that the four wheel steering vehicles have a slower yaw rate time response, and a fast lateral acceleration and roll angle time response than the conventional vehicle. Also four wheel vehicles show a reduction in lateral acceleration, yaw rate a.nd roll angle gain. Moreover they are more understeer than the conventional vehicle. These characteristics are particularly more evident on the vehicle with steer dependent system. The obtained results correspond with four wheel steering vehicles behavior founded in literature.

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 utiliza a técnica de modelagem de sistemas multicorpos para analisar o comportamento dinâmico de um vagão ferroviário de carga, trafegando sobre via tangente com desnivelamento transversal periódico. O estudo exibe a modelagem dos principais vínculos deste sistema, como o contato entre o prato e o pião, molas helicoidais e sistema de amortecimento de atrito seco da suspensão primária. A modelagem do contato entre o prato e o pião sugerida, é baseada em um modelo de elastic foundation, e utiliza a característica geométrica dos corpos em contato. O modelo dinâmico de atrito desenvolvido possui atuação bidirecional, sendo utilizado nos elementos dissipativos da suspensão. A matriz de rigidez das molas helicoidais da suspensão primária é obtida utilizando o Triedro de Frenet-Serret e o Segundo Teorema de Castigliano. O modelo matemático, confeccionado com a ferramenta de modelagem ADAMS/Rail, é composto por 90 corpos rígidos e uma caixa flexível e possui 210 graus de liberdade. A comparação dos resultados obtidos na identificação modal experimental e nas análises do modelo comprovou que as hipóteses adotadas na modelagem são aceitáveis, reforçando a utilização dos modelos multicorpos na análise dinâmica do veículo guiado. A variação da velocidade de tráfego do veículo, sobre diferentes comprimentos de irregularidade da via, proporcionou os resultados para confecção dos mapas de resposta dinâmica. Esses mapas foram traçados para o ângulo rolagem, alívio das forças no contato roda-trilho e razão L/V no rodeiro de ataque, e identificaram as regiões mais sensíveis para a rolagem harmônica. A rolagem e torção da caixa foram identificados como os movimentos principais do veículo, quando em tráfego em via com desnivelamento transversal periódico. O conjunto de prato e pião gasto aumentou a faixa de velocidade indicada como crítica para a rolagem, piorando os resultados para velocidades mais baixas. O aumento do amortecimento da suspensão primária, por meio da inclinação do lenoir link, diminuiu os valores de rolagem e do alívio em comparação ao caso nominal. A utilização do ampara-balaço de contato constante propiciou a diminuição do ângulo de rolagem, alívio das forças e da razão L/V do rodeiro na região de ressonância. O aumento do amortecimento deste vínculo, devido à mola elastomérica, proporcionou resultados ainda melhores e indicou que a alteração das características da suspensão secundária pode reduzir a amplitude do movimento de rolagem harmônica. A metodologia de análise do comportamento dinâmico proposta, através dos mapas de resposta, pode auxiliar na determinação das faixas críticas de velocidade de um vagão ferroviário de carga, no tráfego em vias cujas características típicas das irregularidades são conhecidas. Empresas do setor ferroviário podem aplicar este método no projeto de novos vagões, bem como no estudo da velocidade crítica de determinada frota já em operação. / This study uses the multibody system modeling techniques to analyze the dynamic behavior of a railway freight wagon, traveling over tangent track with periodic cross level defect. The study shows the modeling of the main links of the system, as the center plate contact, helical springs and dry friction damper. The suggested modeling of the center plate contact is based on an elastic foundation model, and uses the geometric characteristic of these bodies. The dynamic friction model developed is bidirectional, being used in the dissipative suspension elements. The stiffness matrix of the helical springs is obtained using the Frenet-Serret trihedral and the Second Castigliano Theorem. The mathematical model, developed with the software ADAMS/Rail, is composed of 90 rigid bodies and a flexible car body and has 210 degrees of freedom. A comparison of results obtained in experimental modal identification and analysis of the mathematical model showed that the assumptions made in modeling are acceptable, reinforcing the use of multibody models in dynamic analysis of rail vehicles. The traffic speed variation on different lengths of track irregularity provided the results to make the dynamic response maps. These maps were drawn to roll angle, vertical force in the wheel-rail contact and wheelset L/V and identified the most sensitive regions to harmonic roll. The roll and torsion of the car body were identified as the main movements of the vehicle, when traveling over tangent track with periodic cross level defect. The use of worn center plate increased the critical speed range to the roll motion and decreases the performance for slower speeds. The increase in the damping of the primary suspension, through the lenoir link inclination, decreased the rolling angle and wheel lift in comparison to the nominal case. The use of constant contact side bearer reduced the roll angle and wheelset L/V ratio and increased the vertical load on wheels in the resonance region. The use of elastomeric side bearer provided even better results indicating that changes of the secondary suspension characteristics can minimize the movement of harmonic roll. The methodology for analyzing the dynamic behavior, through the proposed response maps, can assist in determining the critical speed ranges of a railway freight wagon running over a track whose typical irregularities characteristics are known. Companies in the rail industry can apply this method in the design of new cars, and study the critical velocity of a given railway fleet already in operation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-24Bitstream added on 2014-06-13T19:04:57Z : No. of bitstreams: 1 duque_lhm_dr_guara.pdf: 1861000 bytes, checksum: 826224c8ed71ff732f9aa6af40eab143 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Um modelo fundamentado nos sistemas multicorpos, com sete corpos rígidos e oito corpos flexíveis, com três graus de liberdade para cada um dos corpos rígidos está sendo proposto. Os corpos rígidos são providos de inércia e os corpos flexíveis trabalham como juntas e não são providos de inércia. A solução numérica do modelo foi obtida com o método Runge-Kutta. Os parâmetros de influência, curvatura inicial da espinha lombar, posições dos centros geométricos das vértebras, tórax e da sacrum-pélvis, e o ponto de aplicação da força póstero-anterior (PA), foram obtidos de radiografia digital de cada paciente. O modelo foi simulado com dados de literaturas (obtidos de experimentos in vivo e em peças anatômicas). Os resultados foram satisfatórios do ponto de vista dos terapeutas e apresentam-se em conformidade com outros modelos propostos. O modelo oferece vantagem na aplicação individualizada a cada paciente pelos terapeutas, e foi construído com a metodologia de análise das forças aplicadas e suas reações diferentemente de outros modelos que apoiam-se nos métodos de análise das energias. O objetivo principal deste trabalho será o de avaliar o comportamento dinâmico do segmento lombar da coluna vertebral humana incluindo as massas do tórax e da pelve, por um modelo não-linear da rigidez viscoelástica estabelecido a partir da relação força-deslocamento obtida por experimentação in vivo. / Evaluate a dynamic behavior of the human lumbar spine, with non-linear viscoelastic stiffness model followed by experimental data. Many of the techniques for the clinical treatment of dysfunction acting on lumber segments of the human spine have been based in the application of a postero anterior forces. Existing models to predict the state of lumber segments are restricted to evaluate general characteristic, furthermore, they use unrealistic boundary condition for its analysis. Periodic oscillatory posteroanterior forces were applied on each vertebra with initial lordotic curvature of the lumbar spine. A model is based on the multibody system of seven rigid bodies and eight deformable bodies representing human spine composed of thoratic, lumber and sacrum-pelvis segments. On each lumber were considered three degree of freedom(posterior - anterior, axial and flexion - extension). The rigid bodies are provided with inerti and the deformable bodies, wich would as joints with no inertia provided. Numerical solution of proposed model was solved with Ringe-Kutta methods. Parameter of influence, initial lordotic curvature, positions of the geometric centers of the vertebras, thorax and of the sacrum-pelvis, and point of application of the posteroanterior force (PA) were evaluated from x-ray image of patients. Nonlinear stiffness character introducedin the model affects the motion stability when periodic posteroanterior forces are applied to one vertebra.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / INCT-EIE - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia De Estruturas Inteligentes em Engenharia / Os sistemas de suspensão automotivos são projetados para permitir que o condutor tenha controle total do veículo. Esses sistemas devem garantir com eficiência o isolamento de vibração para o interior do automóvel, a aderência entre os pneus e o solo e a estabilidade do veículo durante a execução de manobras que envolvam mudança de direção. Neste trabalho foi conduzida uma investigação experimental sobre o comportamento dinâmico de um veículo de passeio da categoria hatch compacto premium. Manobras específicas de handling e ride foram consideradas nos testes físicos, a fim de avaliar a resposta do sistema de direção e o conforto dos passageiros. Handling se refere ao modo como o veículo se comporta durante a execução de manobras de mudança de direção e ride se relaciona à forma como a suspensão do veículo responde as irregularidades de pista durante o ato de dirigir. O trabalho de pesquisa contempla a definição de uma metodologia aplicada ao desenvolvimento de um modelo completo de veículo, através do método de multicorpos. Na modelagem matemática, a maioria dos componentes de suspensão foram considerados como rígidos, visto que as deformações elásticas são suficientemente pequenas, podendo assim serem consideradas desprezíveis. No entanto, é considerada a presença de alguns elementos flexíveis, em particular a barra estabilizadora e o eixo de torção, que se revelam essenciais na tentativa de construção de um modelo capaz de reproduzir adequadamente os efeitos não lineares. Nesse sentido, a barra estabilizadora foi representada como um corpo flexível, com o objetivo de incluir a sua não linearidade geométrica no modelo. Já a modelagem do eixo de torção foi baseada em uma técnica de cossimulação que utiliza um solver de multicorpos e um solver externo de elementos finitos para análise não linear. Simulações do comportamento dinâmico foram realizadas a fim de verificar a abrangência do modelo e correlação com os dados experimentais. O estudo de ride é apresentado enfatizando a métrica necessária para quantificar o conforto do veículo, de acordo com a norma ISO 2631-1. Os dados coletados experimentalmente foram processados no domínio da frequência e do tempo utilizando o software LMS Test.Lab. O processo de construção e simulação do modelo virtual foi realizado utilizando o software LMS Virtual.Lab Motion para a simulação de multicorpos e o LMS Samcef MECANO para a simulação de elementos finitos. / Automotive suspension systems are designed to allow the driver full control of the vehicle. These systems must efficiently ensure the vibration insulation of the car cabin, the tire grip on the road and the vehicle’s stability during turning maneuvers. In this study, an experimental investigation of the dynamic behavior of a subcompact premium car was conducted. Typical ride and handling maneuvers were considered in the physical tests in order to evaluate the steering response and passengers comfort. Vehicle handling refers to the way that the vehicle performs during turning maneuvers, and ride to how the vehicle suspension responds to the track irregularities during the act of driving. This work describes the methodology used for the development of a full vehicle model through the multibody method. In mathematical modeling, the majority of vehicle suspension components were included in the model as rigid bodies, due to the fact the elastic deformations are sufficiently small and hence negligible. However, there is the presence of some flexible elements, in particular the stabilizer bar and the twist beam, which are essential in the attempt to build a model capable of properly reproducing the nonlinear effects. Accordingly, the stabilizer bar was represented as a flexible body, in order to include geometric non-linearity into the model. The modeling of the twist beam was based on a co-simulation technique that uses a multibody solver and an external nonlinear solver for finite element method analysis. Dynamic behavior simulations were performed to verify the scope of the model and correlated with the experimental data. The ride comfort study was carried out emphasizing the required metric to quantify the vehicle comfort according to ISO 2631-1. The data collected were processed and analyzed in frequency and time domain using the LMS Test.Lab software. The building and simulation of the virtual model was performed using the LMS Virtual.Lab Motion software for the multibody simulation and LMS Samcef MECANO software for the finite element simulation. / Dissertação (Mestrado)