Análise comparativa numérica e experimental para um veículo em dinâmica longitudinal

Abstract

Um dos principais sistemas que influenciam a dinâmica veicular é o sistema de suspensão. As respostas cinemáticas da carroceria dependem diretamente do compreendimento e dimensionamento desse sistema. Este trabalho, tem como objetivo avaliar o comportamento dinâmico longitudinal de um veículo sob diferentes condições de aceleração e frenagem. Inicialmente, foi desenvolvido um modelo numérico de 7 graus de liberdade que fornece as respostas no tempo de cada um desses graus de liberdade. Para fornecer dados de entrada para o modelo, foram estimadas empiricamente os parâmetros da suspensão e posicionamento do centro de gravidade. Além disso, foi realizado um teste dinâmico com um veículo instrumentado com acelerômetro e giroscópio. Os dados aquisitados foram utilizados como valores de entrada para obtenção da resposta do modelo e também como parâmetro comparativo para verificar e ajustar a sua precisão. Ao avaliar os valores finais, pôde-se verificar que o ângulo de inclinação da massa suspensa atingiu valores próximos a -0,5° e 1,0° nos momentos de aceleração e frenagem respectivamente. Junto a isso, uma análise modal foi realizada, permitindo verificar quais modos de vibração provocam maior amplitude no movimento de arfagem. Por fim, foi avaliada a sensibilidade dos parâmetros da suspensão medidos previamente, constatando maior influência para o movimento estudado nesse trabalho (arfagem). Diferenças entre os resultados numéricos e experimentais foram notadas e relacionadas às aproximações utilizadas na modelagem e, também, imprecisões de medição.

One of the key systems influencing vehicle dynamics is the suspension system. The kinematic responses of the vehicle body are directly dependent on understanding and accurately sizing this system. This study aims to evaluate the longitudinal dynamic behavior of a vehicle under various acceleration and braking conditions. Initially, a numerical model with seven degrees of freedom was developed to provide time-domain responses for each degree of freedom. Empirical estimation of suspension parameters and the center of gravity position was conducted to provide input data for the model. Additionally, dynamic tests were performed using a vehicle equipped with an accelerometer and gyroscope. The acquired data served both as input values for obtaining the model’s response and as comparative parameters to verify and fine-tune the model’s accuracy. Upon evaluating the final values, it was observed that the pitch angle of the suspended mass reached approximately -0.5°during acceleration and 1.0° during braking. Furthermore, a modal analysis was performed, identifying which vibration modes caused the greatest amplitude in pitch motion. Finally, the sensitivity of the previously measured suspension parameters was assessed, revealing their significant influence on the pitch movement studied in this work. Differences between numerical and experimental results were noted and attributed to modeling approximations and measurement inaccuracies.