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Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-10-04T22:03:38Z No. of bitstreams: 1 2018_LucianodePaulaRodrigues.pdf: 3728505 bytes, checksum: 08c93aaad671f0e9b77bcfe80b6ccbd7 (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-10-09T20:40:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_LucianodePaulaRodrigues.pdf: 3728505 bytes, checksum: 08c93aaad671f0e9b77bcfe80b6ccbd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T20:40:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_LucianodePaulaRodrigues.pdf: 3728505 bytes, checksum: 08c93aaad671f0e9b77bcfe80b6ccbd7 (MD5) Previous issue date: 2018-10-09 / O presente trabalho utiliza técnicas MBS e MEF para avaliação de fadiga da bandeja inferior de uma suspensão independente do tipo Duplo “A”, visando a proposição de uma metodologia capaz de representar de maneira simplificada um perfil de pista experimental a partir de um sinal teórico, composto por parcelas senoidais. Para tanto, primeiro se realiza uma avaliação sobre o conjunto mola – amortecedor para obtenção da curva de amortecimento deste componente, com a utilização de uma bancada de testes desenvolvida para este fim. Em seguida, o sistema de suspensão é modelado em ambiente multicorpos, onde se desenvolve uma análise dinâmica do componente para aquisição do histórico de carregamento da estrutura. O método dos elementos finitos é empregado para modelagem da bandeja e análise de fadiga, para a qual é desenvolvido o Diagrama S-N utilizando-se do perfil de pista experimental e teórico. / This paper uses MBS and MEF techniques to evaluate fatigue life for the lower control arm of an independent Double “A” suspension, aiming the proposition of a methodology capable of representing, in a simplified way, an experimental road profile from a theoretical signal, composed of sinusoidal components. So, an evaluation of a shock absorber was carried out to obtain the damping curve of this component, using the test bench developed for this purpose. Then, the suspension system was modeled in a multibody environment, where a dynamic analysis was performed to acquire the load history of this structure. The Finite Element Method was used for modeling the lower control arm and to carry out the fatigue analysis. The S-N diagram was developed using the experimental and theoretical road profile.

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A busca por formas mais eficientes quanto ao arrasto aerodinâmico de veículos rodoviários resultou recentemente em uma maior quantidade de pesquisas para compreensão do escoamento sobre o veículo quando este apresenta um ângulo de escorregamento aerodinâmico diferente de zero. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para análise linear de estabilidade do modelo dinâmico do veículo sob manobras de baixa severidade e considerando carregamentos aerodinâmicos. Um modelo dinâmico não-linear simplificado foi também desenvolvido utilizando dados de um veículo típico visando à comparação entre as metodologias. Ensaios experimentais em túnel de vento e simulações de fluidodinâmica computacional foram realizados utilizando-se uma geometria simplificada de um veículo visando à obtenção de valores dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada e à compreensão dos mecanismos de formação dos carregamentos aerodinâmicos. Os resultados obtidos mostram uma boa correlação entre os modelos linear e não-linear e relevante influência dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada na estabilidade estática do sistema. / The research for more efficient shapes regarding road vehicles aerodynamic drag resulted recently in an improved number of researches aiming at the understanding of the flow field over the vehicle when it has an aerodynamic slip angle different of zero. This work presents the development of a methodology for linear stability analysis of a vehicle dynamic model under low severity maneuvers and considering aerodynamic loads. A non-linear dynamic model has also been developed with information from a typical vehicle for comparison between the methodologies. Wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation have been carried out with simplified vehicle geometry in order to measure the aerodynamic side force and yawing moment and provide information for the understanding of the mechanisms generating the aerodynamic loads. The results show a good correlation between the linear and non-linear models and a relevant influence of the aerodynamic side force and yawing moment on the static stability of the system.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:44:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ideon Jose de Aguiar Junior.pdf: 1549665 bytes, checksum: 0e9852eda473f44c1b17b8b5ec78e403 (MD5) Previous issue date: 2006-09-27 / Develops the creation of a Vehicle Ecological Tax VET in the State of Goiás Brazil as a mean of atmospheric air preservation on the state (Goiás-Brazil), from cases research in the city of Goiânia (Goiás Capital). It will be a tax hypothesis to develop the In Use Vehicle Inspection and Maintenance Program I/M that will reach all the state territory. The main goal is to analyse the influence of the vehicle pollution in the atmospheric environment degradation, examining the pollution emissions from vehicles in state, national and international level, developing an state statute (law) to stop this degradation process in the State of Goiás. So, These evaluations will be developed from bibliographic research and from the state institutions that supervise the vehicles and measure the pollution levels that will allow to quantify the environmental destruction potential of these goods (automobiles). From the analysis of the results is suggested the creation of the Vehicle Ecological Tax whose goal is to reduce the atmospheric air degradation on the State and as a consequence to increase the population quality of life. The proposition involves structure changes in public transportation and in the behavior of the vehicles owners that will be obliged to present their automobiles to be regular inspected every year. / Este trabalho tem por objeto instituir a Taxa Ecológica Veicular - TEV no Estado de Goiás, como instrumento de preservação do ar atmosférico do Estado, tendo como referencial o estudo de caso da cidade de Goiânia/GO. Orienta-se pela hipótese tributária para a implementação do Programa de Inspeção e Manutenção do Veículo em Uso I/M, que terá abrangência em todo o território estadual. A principal característica é analisar a influência da poluição veicular no processo de degradação do meio ambiente atmosférico, avaliando as emissões de poluentes dos veículos no nível estadual, nacional e internacional, com o intuito de formular um projeto de lei estadual para a contenção desse processo degenerativo no Estado de Goiás. As avaliações são realizadas através de pesquisa bibliográfica e coleta de dados junto aos órgãos competentes de fiscalização da frota veicular, que realizam aferições permitindo quantificar o potencial de destruição ambiental. A partir da análise dos resultados, é proposta a criação da Taxa Ecológica Veicular, visando reduzir o índice de degradação do ar atmosférico do Estado e, por conseguinte, melhorar a qualidade de vida da população. A proposta abrange mudanças estruturais no transporte coletivo e nos hábitos dos proprietários de veículos automotores que, obrigatoriamente, terão que apresentar anualmente seu carro para a devida inspeção veicular.

O propósito desta dissertação consiste em realizar um estudo do comportamento dinâmico lateral da caixa de um veículo ferroviário. Inicialmente fez-se uma abordagem do estado da arte referente à utilização de suspensões pneumáticas, sobre o funcionamento de sistemas de nivelamento, flexibilidade de caixas em análise dinâmica e irregularidades de vias férreas. Em seguida, definiu-se um modelo físico de um veículo ferroviário e, após determinadas simplificações, chegou-se a um sistema de nove graus de liberdade composto de uma caixa e dois truques de um rodeiro cada. Uma vez deduzidas as equações diferenciais de movimento, desenvolveram-se duas soluções capazes de fornecer resultados temporais e no domínio da freqüência. Através da primeira delas, a solução analítica, obtêm-se as respostas em freqüência e temporal dos movimentos lateral, roll e yaw da caixa para excitações de rotação longitudinal dos rodeiros. O segundo tipo de solução, por integração numérica, possui como excitações de entrada os deslocamentos verticais e rotacionais dos rodeiros e, como saídas, os movimentos nos nove graus de liberdade definidos para o sistema. Outra propriedade da solução por integração numérica é sua capacidade de simular suspensões secundárias lineares e não lineares. O artigo \"Manchester Benchmarks for rail vehicle simulation\" (IWNICKI, 1999) forneceu os parâmetros que definem o veículo e os princípios de irregularidades da via. Três tipos de comparações foram conduzidas, na primeira delas os resultados da análise modal deste trabalho foram confrontados com os resultados publicados pelos participantes do Benchmark e a proximidade entre eles permite fazer sua validação. O segundo tipo de comparação foi feito entre os resultados temporais das soluções analítica e por integração numérica e, o terceiro, entre simulações por integração numérica utilizando suspensões secundárias lineares e não lineares. Neste último caso, os resultados mostram que a linearização das suspensões secundárias podem ser feitas sem que haja diferenças significativas uma vez que os deslocamentos e ângulos são pequenos. Finalmente, elaborou-se uma análise para verificar a influência da variação da rigidez vertical das suspensões secundárias nas amplitudes, acelerações e no valor médio quadrático da aceleração (rms) dos movimentos laterais da caixa no domínio da freqüência. Os resultados obtidos permitem dizer que para a faixa de freqüência de maior sensibilidade do ser humano às vibrações laterais, entre 0,5 Hz e 2 Hz segundo a norma ISO 2631, há uma redução das vibrações dos movimentos lateral e roll da caixa, quando tais rijezas são reduzidas. Porém, as conseqüências da variação deste parâmetro nos demais modos de vibrar e na estabilidade do veículo constituem um estudo que pode ser realizado em um trabalho futuro. / This master\'s thesis aims at studying the lateral dynamic behavior of a railway vehicle\'s bodyshell. First is examined the state of the art related to the use of pneumatic suspensions, to leveling systems\' operation, to carbody flexibility\'s dynamic analysis and to railway\'s irregularities. The definition of the physical modeling of rail vehicle is carried out, followed by a number of simplifications, from which is defined a system with nine degrees of freedom, made up of a carbody and two bogies with one wheelset each. Once the motion\'s differential equations are defined, two solutions are carried out, capable of producing results in both time and frequency domains. The first one enables to display time and frequency responses of the carbody lateral displacement, roll and yaw for longitudinal rotation excitations of the wheelsets. The second type of solution that is obtained through numerical integration, deals with rolling and vertical displacement of the wheelsets as input data, and outputs the movements of the nine degrees of freedom defined for the system. The numerical integration solution also has the advantage of being capable of simulating linear as well as non linear secondary suspensions. The article \"Manchester Benchmarks for rail simulation\" (IWNICKI, 1999) provides the parameters that define the vehicle and the irregularities\' principles of the railway. Three types of comparisons were carried out. In the first, the results of this work\'s modal analysis were confronted to the results published by the participants of the benchmark, and the proximity of them was worth validation. The second type of comparison was made between the time domain results of both analytic and numerical integration solutions, and the third between numerical integration simulations using linear and non linear secondary suspensions. This last comparison show that the linearization of secondary suspensions can be done without afecting the results for small displacements and angles. Finally, an analysis is made up so as to verify how the vertical stiffness of secondary suspension affects the lateral displacement, acceleration and the rootmean-square (rms) accelerations of the carbody in frequency domain. The result of this work allows concluding that in the frequency range of maximal sensibility to the human being to lateral vibrations, that is between 0.5 Hz and 2 Hz according to ISO263-1, a decrease of the lateral and roll vibrations of the carbody occurs when this stifness is reduced. However this parameter\'s variations consequences on other vibration modes and on the vehicle stability could be analyzed in greater depth in a future study.

O propósito desta dissertação consiste em realizar um estudo do comportamento dinâmico lateral da caixa de um veículo ferroviário. Inicialmente fez-se uma abordagem do estado da arte referente à utilização de suspensões pneumáticas, sobre o funcionamento de sistemas de nivelamento, flexibilidade de caixas em análise dinâmica e irregularidades de vias férreas. Em seguida, definiu-se um modelo físico de um veículo ferroviário e, após determinadas simplificações, chegou-se a um sistema de nove graus de liberdade composto de uma caixa e dois truques de um rodeiro cada. Uma vez deduzidas as equações diferenciais de movimento, desenvolveram-se duas soluções capazes de fornecer resultados temporais e no domínio da freqüência. Através da primeira delas, a solução analítica, obtêm-se as respostas em freqüência e temporal dos movimentos lateral, roll e yaw da caixa para excitações de rotação longitudinal dos rodeiros. O segundo tipo de solução, por integração numérica, possui como excitações de entrada os deslocamentos verticais e rotacionais dos rodeiros e, como saídas, os movimentos nos nove graus de liberdade definidos para o sistema. Outra propriedade da solução por integração numérica é sua capacidade de simular suspensões secundárias lineares e não lineares. O artigo \"Manchester Benchmarks for rail vehicle simulation\" (IWNICKI, 1999) forneceu os parâmetros que definem o veículo e os princípios de irregularidades da via. Três tipos de comparações foram conduzidas, na primeira delas os resultados da análise modal deste trabalho foram confrontados com os resultados publicados pelos participantes do Benchmark e a proximidade entre eles permite fazer sua validação. O segundo tipo de comparação foi feito entre os resultados temporais das soluções analítica e por integração numérica e, o terceiro, entre simulações por integração numérica utilizando suspensões secundárias lineares e não lineares. Neste último caso, os resultados mostram que a linearização das suspensões secundárias podem ser feitas sem que haja diferenças significativas uma vez que os deslocamentos e ângulos são pequenos. Finalmente, elaborou-se uma análise para verificar a influência da variação da rigidez vertical das suspensões secundárias nas amplitudes, acelerações e no valor médio quadrático da aceleração (rms) dos movimentos laterais da caixa no domínio da freqüência. Os resultados obtidos permitem dizer que para a faixa de freqüência de maior sensibilidade do ser humano às vibrações laterais, entre 0,5 Hz e 2 Hz segundo a norma ISO 2631, há uma redução das vibrações dos movimentos lateral e roll da caixa, quando tais rijezas são reduzidas. Porém, as conseqüências da variação deste parâmetro nos demais modos de vibrar e na estabilidade do veículo constituem um estudo que pode ser realizado em um trabalho futuro. / This master\'s thesis aims at studying the lateral dynamic behavior of a railway vehicle\'s bodyshell. First is examined the state of the art related to the use of pneumatic suspensions, to leveling systems\' operation, to carbody flexibility\'s dynamic analysis and to railway\'s irregularities. The definition of the physical modeling of rail vehicle is carried out, followed by a number of simplifications, from which is defined a system with nine degrees of freedom, made up of a carbody and two bogies with one wheelset each. Once the motion\'s differential equations are defined, two solutions are carried out, capable of producing results in both time and frequency domains. The first one enables to display time and frequency responses of the carbody lateral displacement, roll and yaw for longitudinal rotation excitations of the wheelsets. The second type of solution that is obtained through numerical integration, deals with rolling and vertical displacement of the wheelsets as input data, and outputs the movements of the nine degrees of freedom defined for the system. The numerical integration solution also has the advantage of being capable of simulating linear as well as non linear secondary suspensions. The article \"Manchester Benchmarks for rail simulation\" (IWNICKI, 1999) provides the parameters that define the vehicle and the irregularities\' principles of the railway. Three types of comparisons were carried out. In the first, the results of this work\'s modal analysis were confronted to the results published by the participants of the benchmark, and the proximity of them was worth validation. The second type of comparison was made between the time domain results of both analytic and numerical integration solutions, and the third between numerical integration simulations using linear and non linear secondary suspensions. This last comparison show that the linearization of secondary suspensions can be done without afecting the results for small displacements and angles. Finally, an analysis is made up so as to verify how the vertical stiffness of secondary suspension affects the lateral displacement, acceleration and the rootmean-square (rms) accelerations of the carbody in frequency domain. The result of this work allows concluding that in the frequency range of maximal sensibility to the human being to lateral vibrations, that is between 0.5 Hz and 2 Hz according to ISO263-1, a decrease of the lateral and roll vibrations of the carbody occurs when this stifness is reduced. However this parameter\'s variations consequences on other vibration modes and on the vehicle stability could be analyzed in greater depth in a future study.

A busca por formas mais eficientes quanto ao arrasto aerodinâmico de veículos rodoviários resultou recentemente em uma maior quantidade de pesquisas para compreensão do escoamento sobre o veículo quando este apresenta um ângulo de escorregamento aerodinâmico diferente de zero. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para análise linear de estabilidade do modelo dinâmico do veículo sob manobras de baixa severidade e considerando carregamentos aerodinâmicos. Um modelo dinâmico não-linear simplificado foi também desenvolvido utilizando dados de um veículo típico visando à comparação entre as metodologias. Ensaios experimentais em túnel de vento e simulações de fluidodinâmica computacional foram realizados utilizando-se uma geometria simplificada de um veículo visando à obtenção de valores dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada e à compreensão dos mecanismos de formação dos carregamentos aerodinâmicos. Os resultados obtidos mostram uma boa correlação entre os modelos linear e não-linear e relevante influência dos carregamentos aerodinâmicos de força lateral e momento de guinada na estabilidade estática do sistema. / The research for more efficient shapes regarding road vehicles aerodynamic drag resulted recently in an improved number of researches aiming at the understanding of the flow field over the vehicle when it has an aerodynamic slip angle different of zero. This work presents the development of a methodology for linear stability analysis of a vehicle dynamic model under low severity maneuvers and considering aerodynamic loads. A non-linear dynamic model has also been developed with information from a typical vehicle for comparison between the methodologies. Wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation have been carried out with simplified vehicle geometry in order to measure the aerodynamic side force and yawing moment and provide information for the understanding of the mechanisms generating the aerodynamic loads. The results show a good correlation between the linear and non-linear models and a relevant influence of the aerodynamic side force and yawing moment on the static stability of the system.

O crescimento excessivo da frota veicular mundial tem feito com que milhares de toneladas de poluentes sejam lançadas na atmosfera diariamente em todo o globo, no Brasil a frota de veículos atingiu aproximadamente 54 milhões de unidades, e tem aumentado significativamente em vários estados, segundo o DETRAN (Departamento Estadual de Transito de São Paulo) o estado conta hoje com aproximadamente 19,5 milhões de veículos, 6,5 milhões só na capital, onde são emplacados aproximadamente mil veículos por dia, este crescimento tem causado episódios críticos de poluição do ar nos centros urbanos. Dentre os poluentes lançados na atmosfera de origem veicular, encontram-se os aldeídos e os ácidos carboxílicos, (objetos de estudo deste trabalho), essas substâncias são de suma importância para saúde humana, e participam nas reações fotoquímicas de formação de ozônio na baixa troposfera. Desde a implantação do PROCONVE (Programa de Controle de Poluição do Ar por Veículos Automotores) em 1988, medidas como a redução dos limites de emissão, novas tecnologias na fabricação de veículos automotores, redução da porcentagem de enxofre no diesel, combustíveis renováveis, entre outras, e programas como a Inspeção veicular na cidade de São Paulo criada a partir de 2009, tem sido tomadas visando à constante melhoria na qualidade do ar. Dentre os combustíveis renováveis atualmente utilizados, o biodiesel tem se destacado, tendo em vista o grande consumo de diesel utilizado como fonte de energia no Brasil. Atualmente foram incorporados 2% de biodiesel ao diesel comercial, e antecipando a meta para 2013, possivelmente já no ano de 2010 a porcentagem será de 5%. O objetivo deste trabalho é a caracterização preliminar de aldeídos e ácidos carboxílicos na emissão de veículos do ciclo Otto e do ciclo diesel, utilizando combustíveis fósseis e renováveis. Para a realização deste trabalho foram utilizados três veículos, sendo dois do ciclo Otto e um do ciclo diesel. Os testes foram realizados em dinamômetro de chassis conforme norma ABNT NBR 6601 e ABNT NBR 12026, o método para amostragem dos ácidos carboxílicos foi validado e estabelecido conforme item 6.2 deste trabalho. Nos veículos do ciclo Otto, foram utilizados como combustíveis, a gasolina pura, gasolina com 22% de AEAC (Álcool etílico anidro combustível) e AEHC (álcool etílico hidratado combustível). No veículo do ciclo diesel foram utilizados como combustíveis o diesel comercial com 2% de biodiesel e biodiesel puro de soja. Os resultados obtidos indicaram uma emissão de ácidos carboxílicos 2,5 vezes maior para os testes realizados com os veículos do ciclo Otto, e 5,5 vezes superior para os aldeídos nos resultados dos testes realizados com o veículo do ciclo diesel. A média de todos os resultados obtidos na realização deste trabalho com os veículos do ciclo Otto e do ciclo diesel, utilizando combustíveis fósseis e renováveis, indicaram emissão 3,2 vezes superior dos poluentes pesquisados na utilização de combustíveis renováveis. Estudos com maior número de amostras, e diversificações nas categorias dos veículos devem ser realizados a fim de se detalhar o perfil destes poluentes na emissão veicular com o uso de combustíveis fósseis e renováveis. / The global automotive fleet is emitting thousands of tons of air pollutants daily all over the planet; in Brazil, the domestic fleet reached 54 million vehicles. According to DETRAN (São Paulo state traffic department), the state of São Paulo has 19,5 million vehicles and 6,5 million in São Paulo city, where a thousand new vehicles daily are registered. This fleet growing up is causing critical air pollution situations in metropolitan areas. Among the major automotive air pollutants are aldehydes and carboxylic acids, both are the subject of this study. These substances play an important role for human health and they take place at photochemical reactions generating ozone in low troposphere. Since the beginning of PROCONVE (National Automotive Pollution Control Regulation) in 1988, measures has been taken like emission regulation, development of new automotive technologies, reduction of sulfur content in diesel fuel, renewable fuels and inspection of in use vehicles. Among the fuels from renewable sources currently in use, the biodiesel plays an important role, because diesel is the most used energy source. Currently, with the enforcement of the law number 11097, from January 13rd of 2005, 2% of biodiesel must be added in the commercial diesel and until 2013 this addition will rise to 5%. The subject of this study is the determination of emission profile of aldehydes and carboxylic acids in vehicles powered by Otto and diesel engines using fossil and renewable fuels. In this study were used three vehicles, two of them powered by Otto engines and one sample with diesel engine. The tests were performed in vehicle chassis dynamometer in accordance of the standards ABNT NBR 6601 and ABNT NBR 12026. The method for sampling and evaluation of carboxylic acids was validated and established in article 6.2 of this study. Otto vehicles were tested with 100% gasoline, gasoline plus 22% of anhydrous ethanol and 100% Ethanol. Diesel vehicle were tested with commercial diesel plus 2% biodiesel and 100% soy biodiesel. The results indicates an average 3,2 times higher emission of aldehydes and carboxylic acids when the samples were tested with renewable fuels. Tests with a higher number of samples and variation in vehicle types should be performed in order to provide a more precise profile of these pollutants emission using fossil and renewable fuels.