Click here to load reader

Parametrização de Modelos de Pneus aplicada a Pneus de ... · PDF fileOs pneus de pequeno porte referem-se aos pneus de dimensões e capacidade de carga inferiores aos automotivos,

  • View
    221

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Parametrização de Modelos de Pneus aplicada a Pneus de ... · PDF fileOs pneus...

  • 1

    UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Mecnica

    Fabio Mazzariol Santiciolli

    Parametrizao de Modelos de Pneus

    aplicada a Pneus de Pequeno Porte

    CAMPINAS

    2018

  • 2

    Fabio Mazzariol Santiciolli

    Parametrizao de Modelos de Pneus aplicada a

    Pneus de Pequeno Porte

    Tese de Doutorado apresentada Faculdade de

    Engenharia Mecnica da Universidade Estadual de

    Campinas como parte dos requisitos exigidos para

    obteno do ttulo de Doutor em Engenharia

    Mecnica, na rea de Mecnica dos Slidos e Projeto

    Mecnico

    Orientador: Prof. Dr. Franco Giuseppe Dedini

    CAMPINAS

    2018

    ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE VERSO

    FINAL DA TESE DEFENDIDA PELO ALUNO FABIO

    MAZZARIOL SANTICIOLLI E ORIENTADA PELO

    PROF. DR. FRANCO GIUSEPPE DEDINI

  • 3

  • 4

    UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

    FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA

    COMISSO DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA

    MECNICA

    DEPARTAMENTO DE SISTEMAS INTEGRADOS

    TESE DE DOUTORADO

    Parametrizao de Modelos de Pneus

    aplicada a Pneus de Pequeno Porte

    Autor: Fabio Mazzariol Santiciolli

    Orientador: Prof. Dr. Franco Giuseppe Dedini

    A Banca Examinadora composta pelos membros abaixo aprovou esta Tese:

    Prof. Dr. Franco Giuseppe Dedini, Presidente

    Faculdade de Engenharia Mecnica, Unicamp

    Prof. Dr. Lauro Cesar Nicolazzi

    Departamento de Engenharia Mecnica, UFSC

    Prof. Dr. Marcelo Becker

    Escola de Engenharia de So Carlos, USP

    Prof. Dr. Tiago Henrique Machado

    Faculdade de Engenharia Mecnica, Unicamp

    Prof. Dr. Gregory Bregion Daniel

    Faculdade de Engenharia Mecnica, Unicamp

    A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida

    acadmica do aluno.

    Campinas, 27 de fevereiro de 2018.

  • 5

    Dedicatria

    Dedico este trabalho a Adriana, Angela e Beatriz.

  • 6

    Agradecimentos

    Este trabalho no poderia ser terminado sem a ajuda de diversas pessoas s quais presto

    minha homenagem:

    Aos meus pais Angelo e Beatriz, exemplos de amizade, amor, garra e luta. Ao amor da

    minha me, que a agigantou nos momentos de dificuldade e que base slida para seus filhos.

    minha irm Angela, pela amizade, companheirismo e incentivo por toda vida.

    minha namorada Adriana, por dividir comigo seu amor e sua cultura, pela amizade

    confidente, por colorir meus horizontes e por compartilharmos nossos caminhos e objetivos.

    Bete e ao Danilo pela acolhida calorosa.

    minha famlia, pelas experincias vividas, pelos ensinamentos, pela cooperao mutua

    e pelo amor que nos une.

    Aos meus colegas do Laboratrio de Sistemas Integrados, Abelardo Nascimento Filho,

    Adenilva Oliveira, Adriana Duarte, Andr Oliveira, Andr Vieira, Arthur Cardoso, Davi Alves

    de Mendona, Diego Moreno Bravo, Domenico Di Martino, Eduardo dos Santos Costa, Elvis

    Bertoti, Fabrcio Silva, Fernanda Carretta, Fernanda Corra, Gabrielly Cordeiro, Heron

    Dionsio, Hugo Secreto, Jony Eckert, Marilia Favaro, Mayara Merege, Nathalia Pinheiro, Pedro

    Gabriel e Rodrigo Yamashita pelos debates e cooperaes que me ajudaram a alcanar os

    objetivos, pelo ambiente de trabalho saudvel e pela amizade.

    Profa. Dra. Ludmila Corra de Alkmin e Silva por iniciar as pesquisas em torno da

    parametrizao de pneus de pequeno porte e por acolher esta nova pesquisa em torno da bancada

    que ela construiu de forma pioneira.

    Ao Prof. Dr. Franco Giuseppe Dedini pela orientao por meio das questes que

    envolvem a temtica discutida, pela oportunidade e pela confiana.

    Equipe Ecocar Unicamp, por intermdio dos integrantes Davi Alves de Mendona e

    Mauro Barboza, por ceder uma amostra de pneu para estudos.

    Ao Instituto Fraunhofer LBF de Darmstadt, por me acolher por um ano me fornecer um

    objeto de pesquisa ao qual no teria acesso. Ao meu supervisor no exterior Riccardo Mller

    pelo plano de trabalho e aos meus colegas de trabalho pela recepo e pela colaborao ao longo

    do ano. Ao Prof. Rainer Nordmann e Profa. Katia Lucchesi Cavalca Dedini por tonarem o

    intercmbio possvel.

  • 7

    Aos professores das Bancas de Qualificao, Ludmila Corra de Alkmin e Silva e Pablo

    Siqueira Meirelles, e Defesa, Lauro Cesar Nicolazzi, Marcelo Becker, Tiago Henrique

    Machado e Gregory Bregion Daniel, pelas anlises fundamentais para o desfecho deste

    trabalho.

    Aos brasileiros que convivi em Darmstadt, Adriana Duarte, Prof. Klaus Schtzer,

    Matheus Franco Soares, Rafael Pilotto e Rogrio Salloum.

    Aos tcnicos Mauricio de Santanna, Mauro Romera e Rosangelo Ferreira pelo auxlio

    essencial.

    Ao corpo docente da Faculdade de Engenharia Mecnica por me suprir dos

    conhecimentos que embasaram este trabalho.

    s Secretarias de Graduao e Ps Graduao da FEM, pelo apoio e suporte.

    Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (Capes) e ao Conselho

    Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq) pelo apoio financeiro.

    A todos, muito obrigado!

  • 8

    RIO DE COUROS

    Rio por onde correm muitos rios.

    Bem tentam os homens represar as guas,

    conduzi-las a estes tanques.

    E conseguem, por momentos.

    Que depois tudo flui.

    Corre a indstria dos curtumes,

    so passadas e repassadas as inumerveis peles de animais

    numa correnteza cruenta e insalubre.

    Correm tambm seu curso as palavras, que no tempo j se esquecem:

    abaldoar, atabicar, lavar, surrar, engordurar

    Palavras, gestos e saberes de rios que passaram.

    Outro curso o das vozes: gritos, chamamentos, ordens de trabalho,

    cantos esforados, rudes improprios.

    Parece que ainda se ouvem, mas passaram, correram, fluram.

    Como as geraes, as inumerveis gentes de trabalho,

    que aqui mergulharam os seus corpos, a sua pele, deixando outros rios.

    Rio de Couros: o seu sulco, a sua correnteza , afinal, o que persiste,

    o movimento que, enfim, mais permanece.

    Carlos Poas Falco

  • 9

    Resumo

    Esta tese contribui com a parametrizao de modelos de pneus aplicada a pneus de pequeno

    porte. Os pneus de pequeno porte referem-se aos pneus de dimenses e capacidade de carga

    inferiores aos automotivos, como os aplicados em paletes, cadeiras de rodas, robs e veculos

    de baixo consumo energtico. Existem tcnicas estabelecidas para modelagem e parametrizao

    de pneus automotivos, mas o mesmo no ocorre para os pneus de pequeno porte. Como os

    pneus de ambas as categorias so anlogos, na literatura utilizam-se os modelos de pneus

    automotivos tambm para pneus de pequeno porte, mas as tcnicas de parametrizao neste

    caso so escassas e no definitivamente estabelecidas. Nesta tese, parte-se de uma bancada

    experimental previamente desenvolvida no Laboratrio de Sistemas Integrados da

    Universidade Estadual de Campinas e acrescentam-se funes que melhoram a exequibilidade

    dos testes, alm de funes que aumentam o escopo dos testes e, assim, a abrangncia da

    parametrizao. A tcnica de obteno dos parmetros a partir dos valores experimentais das

    cargas entre pneu e piso tambm aprimorada por meio de um mtodo baseado em Algoritmo

    Gentico previamente investigado na literatura para pneus automotivos. Para validao dos

    conceitos envolvidos, foi construdo um modelo de mltiplos corpos da bancada de teste,

    viabilizando a execuo do teste virtual com um modelo de pneu conhecido. Por fim, o

    procedimento experimental resultante documentado e a parametrizaes de pneus de pequeno

    porte sob variadas condies de contorno so executadas.

    Palavras-chave: pneus, modelagem matemtica, parametrizao, experimentos.

  • 10

    Abstract

    This dissertation contributes to the parameterization of tire models applied to small tires. Small

    tires refer to tires of smaller size and load capacity than the automotive ones, such as the ones

    applied on pallets, wheelchairs, robots and low energy vehicles. There are established

    techniques for modeling and parameterizing automotive tires, but not for small tires. As the

    tires of both categories are analogous, in literature the models of automotive tires are also used

    for small tires, but the parametrization techniques in this case are scarce and not definitively

    established. In this dissertation, starting from a test bench previously developed in the

    Laboratory for Integrated Systems from University of Campinas, functions are added in order

    to improve the feasibility of tests. It is also added functions that increase the scope of tests and,

    therefore, the scope of parameterization. The technique of obtaining the parameters from

    experimental values of loads between tire and tread is also improved by means of a method

    based on Genetic Algorithm previously investigated in literature for automotive tires. To

    validate the concepts involved, a multibody model of the test bench was constructed, making it

    possible to execute the virtual test concerning a known tire model. Finally, the resulting

    experimental procedure is documented and the parameterizations of small tires under various

    boundary conditions are performed.

    Keywords: tires, mathematical models, parameterization, experiments.

  • 11

    Lista de Ilustraes

    Figura 2.1: O modelo cinemtico bsico do sistema pneu-veculo-solo (A). For