63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

ANÁLISE NUMÉRICA DE MODELO APROXIMADO SOBRE DINÂMICA DE PNEUMÁTICOS

Marcus Vinicius Girão de Morais 1 Mariana Leite de Araujo 2 João Gabriel Machado de Lima 3

1. Prof. Dr. / Orientador - Faculdade do Gama – Universidade de Brasília 2. Faculdade do Gama – Universidade de Brasília 3. Faculdade do Gama – Universidade de Brasília

INTRODUÇÃO:

Em um pneumático automotivo, a dinâmica de rotação da roda é influenciada pelo motorista que conduz o veículo em teste, pelo freio de torque e pela força longitudinal atuante nos pneus. A interação entre roda-veículo e roda-pista é responsável por fenômenos instáveis de frenagem e problemas na condução associada à manobra. Hoje, diferentes modelos de pneumáticos estão disponíveis. Porém os que determinam a dinâmica de uma roda em rotação (modelos estruturais) são bastante complexos. Portanto, este trabalho descreve um modelo Rill de roda isolada usado para estudar a interação roda-veículo-pista de rodagem. Do ponto de vista numérico, foram investigados diferentes modelos e o desempenho de solucionadores de EDOs explícitos e implícitos. Já do ponto de vista do fenômeno físico, foram realizadas análises de alguns cenários de frenagem e travamento.

METODOLOGIA:

A solução numérica de EDOs é realizada através da plataforma computacional MatLab. Soluções utilizando métodos clássicos (Euler, Heun, Runge-Kutta quarta ordem) ou os solucionadores ode23 e ode45. No caso de modelos de dirigibilidade, o estado permanente da força nos pneus e seu torque associado, são gerados como funções de escorregamento longitudinal e lateral. Dependendo desta função, a dinâmica da roda em rotação passa a depender da velocidade do veículo ou da velocidade angular da roda.

RESULTADOS:

Através da análise numérica, foram obtidos resultados numéricos convergentes entre os métodos. Constatamos problemas de rigidez da solução numérica para o método de Euler em baixas velocidades. Um critério de determinação do passo de tempo variável foi determinado. Comparamos as soluções explícitas e implícitas do solucionador ode/MatLab que confirmou as soluções implícitas como as mais indicadas. O estudo de casos de desaceleração e frenagem obteve resultados comparáveis ao comportamento físico de um veículo.

CONCLUSÃO:

O presente trabalho descreve um modelo Rill de roda isolada usado para estudar a interação roda-veículo-pista de rodagem. Os resultados numéricos apontam o método numérico mais adaptado à solução do modelo de Rill. E o primeiro estudo de casos apresenta resultados comparáveis ao comportamento físico de um veículo.

Palavras-chave: Dinâmica veicular, MatLab, solução de EDO.