Modelagem da dinâmica lateral de um veículo em curva

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a análise de um modelo matemático de sete graus de liberdade (7GDL) para a dinâmica lateral de um veículo em curva, com ênfase no comportamento do sistema de suspensão. A metodologia envolve a obtenção de parâmetros físicos do veículo, incluindo dimensões principais, distribuição de massa, posição do centro de gravidade e momentos de inércia, bem como a determinação experimental da rigidez de molas e pneus. Um sistema de aquisição de dados foi implementado utilizando interface OBD-II e Arduíno para registro das acelerações lineares e angulares durante testes dinâmicos realizados em rotatórias com diferentes velocidades e raios de curvatura. Os resultados experimentais foram comparados com os valores obtidos por meio do modelo computacional, permitindo avaliar sua acurácia e a influência de fatores como transferência lateral de carga e rigidez à rolagem na estabilidade veicular. Os baixos valores de Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE), entre 0,15071 e 0,27548, junto com a análise de sensibilidade dos parâmetros de suspensão, demonstram a relevância do modelo para previsão do comportamento dinâmico e fornecem subsídios para simulação de sistemas de suspensão visando maior segurança e desempenho.

This study presents the development and analysis of a seven-degree-of-freedom (7-DOF) mathematical model for the lateral dynamics of a vehicle during cornering, with emphasis on the behavior of the suspension system. The methodology involves obtaining the vehicle’s physical parameters, including main dimensions, mass distribution, center of gravity position, and moments of inertia, as well as the experimental determination of spring and tire stiffness. A data acquisition system was implemented using an OBD-II interface and Arduino to record linear and angular accelerations during dynamic tests conducted on roundabouts at different speeds and curvature radii. The experimental results were compared with those obtained from the computational model, allowing for the evaluation of its accuracy and the influence of factors such as lateral load transfer and roll stiffness on vehicle stability. The low RMSE (Root Mean Square Error) values, ranging from 0.15071 to 0.27548, together with the sensitivity analysis of suspension parameters, demonstrate the model’s relevance for predicting dynamic behavior and provide a solid basis for suspension system simulations aimed at improving safety and performance.