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Analisa-se neste trabalho uma operação de montagem de um produto consolidado e em produção, utilizando-se técnicas de Sistemas Multicorpos (MBS). Para testar a viabilidade técnica desta proposta foi desenvolvido um estudo de caso numa empresa fornecedora de bancos para montadoras de veículos. Para tanto, foram comparados dados coletados do processo real na empresa, com resultados obtidos em simulações computacionais utilizando técnicas de modelagem e simulações de sistemas Multicorpos. Dos estudos realizados, conclui-se que a simulação computacional é relevante na fase de concepção do produto. / In this work a consolidated product assembly line is analyzed using Multibody System (MBS) techniques. As its main proposal, the work relates dynamic properties of the process such as forces. Analysis using MBS techniques during the project phase allows improvement in the quality levels and productivity of the operator. A case study was developed to test the technical viability of this proposal in an automobile seating Supply Company. To this end, real process data was collected and compared with computer simulations results. Based on the analyses of the results, it is possible to conclude that computational simulation may be used as a powerful tool during product development phase.

Devido as severas condições as quais veículos militares blindados de esteira são submetidos, o desenvolvimento de modelos que representam o comportamento dinâmico destes veículos torna-se imprescindível, para além da possibilidade de avaliação das intensidades das vibrações ocorrendo na cabine, ser possível criar veículos que tenham vantagens na mobilidade, fator esse que engloba tanto a transposição de obstáculos, como a rodagem em condições menos severas, e por fim, no tempo e na exatidão dos disparos, afetada pelas respostas dinâmicas que o veículo fornece. Para ser possível encontrar um veículo que desempenhe tais condições de forma satisfatória, apenas modelos que representem adequadamente as suas propriedades, apresentando respostas das acelerações e deslocamentos, não são suficientes. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo numérico que tenha a capacidade de simular as condições dinâmicas extremas as quais um veículo de esteira é induzido, e também, otimizar o modelo, com a finalidade de encontrar molas e amortecedores capazes de proporcionar respostas adequadas às funções custo desenvolvidas. Estas funções objetivo são definidas como a combinação linear da aceleração e deslocamento, verticais e rotacionais, em conjunto de restrições impostas, objetivando encontrar uma combinação ideal para mobilidade, tempo e exatidão nos disparos e por fim, molas e amortecedores adequados as condições de logística Para proposta deste estudo, um modelo matemático 2D e um 3D, de um veículo de esteira, foi desenvolvido. O modelo possibilita a avaliação dos graus de liberdade de deslocamento vertical das massas não suspensas e do deslocamento vertical, arfagem e rolagem da massa suspensa. Os efeitos da esteira são modelados como molas verticais lineares exercendo uma força de restauração para alinhar as rodas de rodagem, proporcional ao deslocamento relativo entre essas rodas. A otimização é feita através de ferramentas numéricas presentes no software comercial Simulink, sendo necessário o desenvolvimento das funções custo que caracterizem os objetivos ideais para cada tipo de análise. Os resultados de simulações numéricas sob a forma de cursos de deslocamento de pontos característicos do casco e deslocamentos dos eixos de rodas em um sistema de coordenadas de referência assumido, também estão incluídos, bem como as quantidades de valor RMS de cada uma das respostas, comparando um veículo padrão, com o veículo com a suspensão otimizada. / Due to the severe conditions in which armored military vehicles are submitted, the development of models that represent the dynamic behavior of these vehicles becomes essential, besides the possibility of evaluating the vibration intensities occurring in the cabin, to be possible to create vehicles that have mobility a factor that encompasses both the transposition of obstacles, and the shooting in less severe conditions, and finally, in the time and accuracy of the shots, affected by the dynamic responses that the vehicle provides. In order to be able to find a vehicle that fulfills these conditions satisfactorily, only models that adequately represent its properties, presenting responses of the accelerations and displacements, are not enough. The objective of this work is the development of a numerical model that has the ability to simulate extreme dynamic conditions such as a tracked vehicle is induced, and also to optimize the model with the purpose of finding springs and shock absorbers capable of adequate alternative answers cost functions developed. These are the goals defined as a linear combination of acceleration and displacement, vertical and rotational, together imposed constraints, aiming to find an ideal combination for mobility, time and precision in the shots and, finally, springs and dampers suitable as logistics conditions To propose this study, a 2D and 3D mathematical model of a tracked vehicle were developed. The model allows the evaluation of the degrees of freedom of vertical displacement of the non-suspended masses and the vertical displacement, pitch and roll of the suspended mass. The effects of the track are modeled as linear vertical springs exerting a restoring force to align the road wheels, proportional to the relative displacement between these wheels. The optimization is done through numerical tools present in Simulink software, and it is necessary to develop cost functions that characterize the ideal objectives for each type of analysis. The results of numerical simulations in the form of displacement courses of characteristic hull points and wheel axle displacements in an assumed reference coordinate system are also included, as well as the RMS value quantities of each of the responses, comparing a standard vehicle with the optimized suspension.

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The main focus of this research is to use graph-theoretic formulations to develop an automated algorithm for the generation of sensitivity equations. The idea is to combine the benefits of direct differentiation with that of graph-theoretic formulation. The primary deliverable of this work is the developed software module which can derive the system equations and the sensitivity equations directly from the linear graph of the system. Sensitivity analysis refers to the study of changes in system behaviour brought about by the changes in model parameters. Due to the rapid increase in the sizes and complexities of the models being analyzed, it is important to extend the capabilities of the current tools of sensitivity analysis, and an automated, efficient, and accurate method for the generation of sensitivity equations is highly desirable. In this work, a graph-theoretic algorithm is developed to generate the sensitivity equations. In the current implementation, the proposed algorithm uses direct differentiation to generate sensitivity equations at the component level and graph-theoretic methods to assemble the equation fragments to form the sensitivity equations. This way certain amount of control can be established over the size and complexity of the generated sensitivity equations. The implementation of the algorithm is based on a commercial software package \verb MapleSim[Multibody] and can generate governing and sensitivity equations for multibody models created in MapleSim. In this thesis, the algorithm is tested on various mechanical, hydraulic, electro-chemical, multibody, and multi-domain systems. The generated sensitivity information are used to perform design optimization and parametric importance studies. The sensitivity results are validated using finite difference formulations. The results demonstrate that graph-theoretic sensitivity analysis is an automated, accurate, algorithmic method of generation for sensitivity equations, which enables the user to have some control over the form and complexity of the generated equations. The results show that the graph-theoretic method is more efficient than the finite difference approach. It is also demonstrated that the efficiency of the generated equations are at par or better than the equation obtained by direct differentiation.

Os acidentes com veículos ferroviários podem ter origem em muitos fatores, mas os principais são relacionados com a dinâmica do veículo e carga, via permanente em péssimas condições e operações inseguras nos trens. Os acidentes causam mortes, danos materiais e ao meio ambiente e prejuízos para as operadoras e seus clientes. Para avaliar a dinâmica dos veículos ferroviários, um sistema multicorpos foi desenvolvido (programa computacional) para representar matematicamente um típico veículo ferroviário com seus principais graus de liberdade. As equações de movimento foram desenvolvidas utilizando a equação de Lagrange de movimento, a qual considera princípios da mecânica como: energia cinética, energia potencial e a dissipação de energia do sistema. As equações acopladas e desacopladas são programadas e resolvidas para acelerações, estas são integradas duas vezes, obtendo-se as velocidades e deslocamentos. A partir das repostas do sistema o comportamento do veículo pode ser avaliado em várias condições de operação. A verificação do programa é realizada através de comparações com resultados de outros programas publicados na literatura, onde se verifica uma adequada correlação. Avaliações nos principais regimes de operação são realizadas de forma a simular condições determinadas pela norma AAR e condições extras originadas por irregularidades aperiódicas da via do tipo cusp e jog. Dois tipos de veículos são simulados para representar as condições típicas das ferrovias brasileiras: veículos operando em bitola métrica e em bitola larga. Os resultados das simulações apresentam valores de amplitude e fase que estão de acordo com resultados expostos nas normas e na literatura ferroviária de referência utilizada neste trabalho. A avaliação dinâmica de veículos ferroviários através de um programa computacional é importante, pois considera as principais características dos veículos e via permanente. A possibilidade de representar o veículo com uma configuração simples em relação a programas comerciais permite uma simulação rápida e confiável para determinar respostas em regimes como: hunting, twist e roll, pitch e bounce e yaw e sway. / The accidents with rail vehicles has origin due to many factors, but the main ones are related to the dynamics of the vehicle and load, the spoiled railway and unsafe operations on the trains. Accidents causing deaths, damage to property and the environment and damage to operators and their customers. In order to evaluate the railway vehicles dynamics, it was developed a multibody system (computer program) to mathematically represent a typical railway vehicle with its main degrees of freedom. The motion equations were developed using Lagrange's equation of motion, which takes into consideration the principles of mechanical, as: kinetic energy, potential energy and energy dissipation of the system. The coupled and uncoupled equations are programmed and solved for accelerations, which are twice integrated, in order to have the speeds and displacements. From the system’s responses, the vehicle behavior can be evaluated in several operating conditions. The comparison of the program is accomplished through confrontations with results from other programs in the literature, in which a good correlation is verified. The evaluations in the main regimes of operation are made in a way simulate the conditions determined by the standard conditions and extra conditions caused by aperiodic irregularities of the track. Two types of vehicles are simulated to represent the typical conditions of Brazilian railways: vehicles operating on meter gauge and large gauge. The simulation results show that amplitude and phase values are consistent with results presented in the standards and in the railway literature of reference of this work. The rail vehicles dynamic evaluation through a computer program was important because it considers the main characteristics of vehicles and permanent way. The possibility of representing the vehicle with a simple configuration in relation to commercial softwares allows a fast and reliable simulation to determine responses in regimes as: hunting, twist and roll, pitch and bounce and yaw and sway.

Devido as severas condições as quais veículos militares blindados de esteira são submetidos, o desenvolvimento de modelos que representam o comportamento dinâmico destes veículos torna-se imprescindível, para além da possibilidade de avaliação das intensidades das vibrações ocorrendo na cabine, ser possível criar veículos que tenham vantagens na mobilidade, fator esse que engloba tanto a transposição de obstáculos, como a rodagem em condições menos severas, e por fim, no tempo e na exatidão dos disparos, afetada pelas respostas dinâmicas que o veículo fornece. Para ser possível encontrar um veículo que desempenhe tais condições de forma satisfatória, apenas modelos que representem adequadamente as suas propriedades, apresentando respostas das acelerações e deslocamentos, não são suficientes. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo numérico que tenha a capacidade de simular as condições dinâmicas extremas as quais um veículo de esteira é induzido, e também, otimizar o modelo, com a finalidade de encontrar molas e amortecedores capazes de proporcionar respostas adequadas às funções custo desenvolvidas. Estas funções objetivo são definidas como a combinação linear da aceleração e deslocamento, verticais e rotacionais, em conjunto de restrições impostas, objetivando encontrar uma combinação ideal para mobilidade, tempo e exatidão nos disparos e por fim, molas e amortecedores adequados as condições de logística Para proposta deste estudo, um modelo matemático 2D e um 3D, de um veículo de esteira, foi desenvolvido. O modelo possibilita a avaliação dos graus de liberdade de deslocamento vertical das massas não suspensas e do deslocamento vertical, arfagem e rolagem da massa suspensa. Os efeitos da esteira são modelados como molas verticais lineares exercendo uma força de restauração para alinhar as rodas de rodagem, proporcional ao deslocamento relativo entre essas rodas. A otimização é feita através de ferramentas numéricas presentes no software comercial Simulink, sendo necessário o desenvolvimento das funções custo que caracterizem os objetivos ideais para cada tipo de análise. Os resultados de simulações numéricas sob a forma de cursos de deslocamento de pontos característicos do casco e deslocamentos dos eixos de rodas em um sistema de coordenadas de referência assumido, também estão incluídos, bem como as quantidades de valor RMS de cada uma das respostas, comparando um veículo padrão, com o veículo com a suspensão otimizada. / Due to the severe conditions in which armored military vehicles are submitted, the development of models that represent the dynamic behavior of these vehicles becomes essential, besides the possibility of evaluating the vibration intensities occurring in the cabin, to be possible to create vehicles that have mobility a factor that encompasses both the transposition of obstacles, and the shooting in less severe conditions, and finally, in the time and accuracy of the shots, affected by the dynamic responses that the vehicle provides. In order to be able to find a vehicle that fulfills these conditions satisfactorily, only models that adequately represent its properties, presenting responses of the accelerations and displacements, are not enough. The objective of this work is the development of a numerical model that has the ability to simulate extreme dynamic conditions such as a tracked vehicle is induced, and also to optimize the model with the purpose of finding springs and shock absorbers capable of adequate alternative answers cost functions developed. These are the goals defined as a linear combination of acceleration and displacement, vertical and rotational, together imposed constraints, aiming to find an ideal combination for mobility, time and precision in the shots and, finally, springs and dampers suitable as logistics conditions To propose this study, a 2D and 3D mathematical model of a tracked vehicle were developed. The model allows the evaluation of the degrees of freedom of vertical displacement of the non-suspended masses and the vertical displacement, pitch and roll of the suspended mass. The effects of the track are modeled as linear vertical springs exerting a restoring force to align the road wheels, proportional to the relative displacement between these wheels. The optimization is done through numerical tools present in Simulink software, and it is necessary to develop cost functions that characterize the ideal objectives for each type of analysis. The results of numerical simulations in the form of displacement courses of characteristic hull points and wheel axle displacements in an assumed reference coordinate system are also included, as well as the RMS value quantities of each of the responses, comparing a standard vehicle with the optimized suspension.