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Thesis (M.Eng.(Mechanical and Aeronautical Engineering))--University of Pretoria, 2009. / Summaries in Afrikaans and English. Includes bibliographical references.

Thesis (M.Sc.Eng.)-University of KwaZulu-Natal, Durban, 2009. / Full text also available online. Scroll down for electronic link.

Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2004. / ENGLISH ABSTRACT: The aim of the thesis is to compare results obtained from a finite element analysis method (FEM) to experimental results of a 12.2m long semi-trailer driven off-road. Semi-trailers are of great importance in the transport industry. Furthermore, the need to obtain optimum and reliable semitrailers in this crucial stream of industry is indispensable. The work focuses on comparing the two results so that the finite element method may be used as design analysis and redesigning tool as a substitute to testing. The semi-trailer was driven on a relatively rough off-road at different speeds, at 70kmlh, 50kmlh and 40kmlh loaded with about 12 tonnes of brick pallets. The forces at the suspension of the semitrailer and strains at different parts were measured with the help of strain gauges and other data acquisition equipment. A finite element model of the semi-trailer was modelled in Nastran for Windows. The trailer parameters in the finite element were tuned to curve fit the test results. A comparison of the two /' results was made based on the average of absolute values and standard deviation, to verify the validity of the finite element model. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die doel van die tesis is om die resultate wat verkry is deur eindige element metodes (EEM) met eksperimentele resultate van 'n 12.2 m lang leunwa wat bestuur is op 'n grondpad te vergelyk. Leunwaens is baie belangrik vir die vervoer industrie. Verder is die behoefte om optimum en betroubare leunwaens in die industrie te vervaardig baie nodig. Die werk fokus daarop om die 2 resultate te vergelyk sodat die EEM gebruik kan word as ontwerp analiese en herontwerp gereedskapstuk en as 'n vervanging vir toetsing. Die leunwa was op 'n redelike rowwe pad teen verskillende snelhede nl. 70km/h, 50km/h en 40km/h met 'n 12 ton baksteen vrag gery. Die kragte by die suspensie van die leunwa en die vervorming by verskillende onderdele is gemeet met behulp van rekstrokies en ander data versamelings toerusting 'n Eindige element model van die leunwa is gemodelleer in "Nastran for Windows". Die sleepwa parameters in die eindige element model is verstel d.m.v krommepassing van die toets resultate. 'n Vergelyking van die 2 resultate is gebasseer op die gemiddelde van die absolute waardes en standaard afwykings, om die geldigheid van die eindige element model te kontroleer.

South African heavy vehicles are currently designed according to prescriptive standards designed and enforced by the National Department of Transport (DoT); these standards are regulated in terms of mass, dimensions and vehicle configuration. However, the current prescriptive standards leave little room for innovation in terms of heavy vehicle design. Performance Based Standards, or PBS, is a new Australian based innovative alternative to the current heavy vehicle prescriptive standards, mass, dimensions and vehicle configuration. PBS seeks to align actual vehicle performance efficiencies, productivity and safety objectives as well as road and bridge infrastructure to the current road network. Vehicle performance measures are based on engineering and science, supporting superior safety and known road and bridge wear performance criteria. PBS produces “a result orientated approach” to improved heavy vehicle operations and safety rather than a „one size fits all approach‟ utilised by the current prescriptive legislation. Currently, dynamic vehicle simulations are not carried out on South African manufactured vehicle combinations. Evidence exists that this has, in some cases, resulted in safety compromises. The computer dynamic vehicle simulation technology developed and validated could be employed for the credible assessments of the vehicle design concepts/prototypes for compliance with PBS. This service, which includes vehicle performance simulation and testing, development of high productivity vehicle concepts, assessment and development of risk management strategies, advice on safety and productivity issues, would have a substantial commercialisation potential for the implementation in the larger transport industry in South Africa. / Thesis (M.Sc.Eng.)-University of KwaZulu-Natal, Durban, 2009.

O desenvolvimento de componentes para veículos comerciais geralmente é uma tarefa bastante complexa, principalmente quando se trata de transporte pesado, considerando que são necessários uma série de simulações e diversos testes em campo, em vários tipos de pavimento e condição de carga, onde muitas vezes é necessário rodar milhares de quilômetros para validar um único componente ou subsistema. Este trabalho apresenta uma série de testes realizados com um implemento rodoviário em diferentes tipos de pavimento e condições de carga, bem como o tratamento e avaliação dos dados coletados, com o objetivo de caracterizar o comportamento do chassi do implemento rodoviário nas diferentes aplicações através de suas densidades espectrais. Através de uma avaliação de dados do transporte rodoviário nacional foi definida uma combinação veicular de carga (CVC) que, instrumentada em toda sua extensão longitudinal, foi submetida a uma série de pavimentos como estrada não pavimentada, rodovia pavimentada, pista de buracos, paralelepípedos, seixo rolado, costeletas, pista de torção e lombada, a fim de coletar os níveis de aceleração vertical e frequências de vibração aos quais a massa suspensa do implemento rodoviário é submetida. Para a aplicação em questão, foi definida a faixa de frequência de interesse entre zero e 30Hz. Os sinais foram tratados através de um filtro Butterworth passa-baixa com frequência ótima de corte igual a 45Hz e, por fim, foram geradas PSDs utilizando função janela de Hanning com sobreposição de 50%. Os resultados do trabalho permitiram a diferenciação das aplicações com maior clareza, com vibrações mais críticas na condição vazio entre 2,5Hz e 10Hz, para massa suspensa e na condição carregada entre 9Hz e 14Hz, para massa não suspensa. / Commercial vehicle parts development usually is a quite complex task, mainly for heavy cargo transportation, considering that are necessary several analysis and durability tests, in different roads and load conditions, that commonly requires thousands of kilometers to approve a single component or subsystem. This work presents a truck trailer test series using different pavement types and load conditions, as well as data processing and evaluation, aiming to describe the truck trailer chassis behavior on different applications through its spectral density. Based on the Brazilian road transport data, a load vehicle combination was chosen, instrumented throughout its length and submitted to different pavements as an offroad pavement, highway road pavement, pot holes, Belgian blocks, cobblestones, washboard, body twist track and a single bump track, seeking information regarding to the truck trailer sprung mass vertical acceleration and vibration frequencies. For the application studied, an interest frequency band was defined between zero and 30Hz. The acceleration data was processed using a Butterworth low pass filter with an optimal cutoff frequency at 45Hz and, finally, power spectral densities were created using Hanning window function and 50% as overlap value. The results allowed a clearer detailing of the application efforts, once the most critical sprung mass vibrations occurs at empty condition and are between 2,5Hz and 10Hz, and the most critical unsprung mass vibrations occurs at loaded condition and are between 9Hz and 14Hz.

O desenvolvimento de componentes para veículos comerciais geralmente é uma tarefa bastante complexa, principalmente quando se trata de transporte pesado, considerando que são necessários uma série de simulações e diversos testes em campo, em vários tipos de pavimento e condição de carga, onde muitas vezes é necessário rodar milhares de quilômetros para validar um único componente ou subsistema. Este trabalho apresenta uma série de testes realizados com um implemento rodoviário em diferentes tipos de pavimento e condições de carga, bem como o tratamento e avaliação dos dados coletados, com o objetivo de caracterizar o comportamento do chassi do implemento rodoviário nas diferentes aplicações através de suas densidades espectrais. Através de uma avaliação de dados do transporte rodoviário nacional foi definida uma combinação veicular de carga (CVC) que, instrumentada em toda sua extensão longitudinal, foi submetida a uma série de pavimentos como estrada não pavimentada, rodovia pavimentada, pista de buracos, paralelepípedos, seixo rolado, costeletas, pista de torção e lombada, a fim de coletar os níveis de aceleração vertical e frequências de vibração aos quais a massa suspensa do implemento rodoviário é submetida. Para a aplicação em questão, foi definida a faixa de frequência de interesse entre zero e 30Hz. Os sinais foram tratados através de um filtro Butterworth passa-baixa com frequência ótima de corte igual a 45Hz e, por fim, foram geradas PSDs utilizando função janela de Hanning com sobreposição de 50%. Os resultados do trabalho permitiram a diferenciação das aplicações com maior clareza, com vibrações mais críticas na condição vazio entre 2,5Hz e 10Hz, para massa suspensa e na condição carregada entre 9Hz e 14Hz, para massa não suspensa. / Commercial vehicle parts development usually is a quite complex task, mainly for heavy cargo transportation, considering that are necessary several analysis and durability tests, in different roads and load conditions, that commonly requires thousands of kilometers to approve a single component or subsystem. This work presents a truck trailer test series using different pavement types and load conditions, as well as data processing and evaluation, aiming to describe the truck trailer chassis behavior on different applications through its spectral density. Based on the Brazilian road transport data, a load vehicle combination was chosen, instrumented throughout its length and submitted to different pavements as an offroad pavement, highway road pavement, pot holes, Belgian blocks, cobblestones, washboard, body twist track and a single bump track, seeking information regarding to the truck trailer sprung mass vertical acceleration and vibration frequencies. For the application studied, an interest frequency band was defined between zero and 30Hz. The acceleration data was processed using a Butterworth low pass filter with an optimal cutoff frequency at 45Hz and, finally, power spectral densities were created using Hanning window function and 50% as overlap value. The results allowed a clearer detailing of the application efforts, once the most critical sprung mass vibrations occurs at empty condition and are between 2,5Hz and 10Hz, and the most critical unsprung mass vibrations occurs at loaded condition and are between 9Hz and 14Hz.

O desenvolvimento de componentes para veículos comerciais geralmente é uma tarefa bastante complexa, principalmente quando se trata de transporte pesado, considerando que são necessários uma série de simulações e diversos testes em campo, em vários tipos de pavimento e condição de carga, onde muitas vezes é necessário rodar milhares de quilômetros para validar um único componente ou subsistema. Este trabalho apresenta uma série de testes realizados com um implemento rodoviário em diferentes tipos de pavimento e condições de carga, bem como o tratamento e avaliação dos dados coletados, com o objetivo de caracterizar o comportamento do chassi do implemento rodoviário nas diferentes aplicações através de suas densidades espectrais. Através de uma avaliação de dados do transporte rodoviário nacional foi definida uma combinação veicular de carga (CVC) que, instrumentada em toda sua extensão longitudinal, foi submetida a uma série de pavimentos como estrada não pavimentada, rodovia pavimentada, pista de buracos, paralelepípedos, seixo rolado, costeletas, pista de torção e lombada, a fim de coletar os níveis de aceleração vertical e frequências de vibração aos quais a massa suspensa do implemento rodoviário é submetida. Para a aplicação em questão, foi definida a faixa de frequência de interesse entre zero e 30Hz. Os sinais foram tratados através de um filtro Butterworth passa-baixa com frequência ótima de corte igual a 45Hz e, por fim, foram geradas PSDs utilizando função janela de Hanning com sobreposição de 50%. Os resultados do trabalho permitiram a diferenciação das aplicações com maior clareza, com vibrações mais críticas na condição vazio entre 2,5Hz e 10Hz, para massa suspensa e na condição carregada entre 9Hz e 14Hz, para massa não suspensa. / Commercial vehicle parts development usually is a quite complex task, mainly for heavy cargo transportation, considering that are necessary several analysis and durability tests, in different roads and load conditions, that commonly requires thousands of kilometers to approve a single component or subsystem. This work presents a truck trailer test series using different pavement types and load conditions, as well as data processing and evaluation, aiming to describe the truck trailer chassis behavior on different applications through its spectral density. Based on the Brazilian road transport data, a load vehicle combination was chosen, instrumented throughout its length and submitted to different pavements as an offroad pavement, highway road pavement, pot holes, Belgian blocks, cobblestones, washboard, body twist track and a single bump track, seeking information regarding to the truck trailer sprung mass vertical acceleration and vibration frequencies. For the application studied, an interest frequency band was defined between zero and 30Hz. The acceleration data was processed using a Butterworth low pass filter with an optimal cutoff frequency at 45Hz and, finally, power spectral densities were created using Hanning window function and 50% as overlap value. The results allowed a clearer detailing of the application efforts, once the most critical sprung mass vibrations occurs at empty condition and are between 2,5Hz and 10Hz, and the most critical unsprung mass vibrations occurs at loaded condition and are between 9Hz and 14Hz.