Orientador: Pablo Siqueira Meirelles

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: No desenvolvimento de projetos mecânicos é comum o uso de valores determinísticos para definir parâmetros que descrevem o sistema, atribuindo elevados coeficientes de segurança a fim de contornar o problema de incertezas relacionadas aos valores das cargas externas aplicadas, da...

Resumo: No desenvolvimento de projetos mecânicos é comum o uso de valores determinísticos para definir parâmetros que descrevem o sistema, atribuindo elevados coeficientes de segurança a fim de contornar o problema de incertezas relacionadas aos valores das cargas externas aplicadas, da variabilidade das propriedades dos materiais, das condições ambientais, entre outros fatores que possam afetar o desempenho do sistema. Atualmente, com o desenvolvimento de alguns métodos, pode-se introduzir modelos estocásticos que consideram estas incertezas e variações, deixando assim o modelo mais próximo da realidade. Este trabalho analisa o efeito da variabilidade simultânea de determinados parâmetros no desempenho de dois tipos de suspensão: convencional e hidropneumática. Utilizou-se um modelo matemático que representa um veículo completo com sete graus de liberdade implementado no software Matlab®. É desenvolvida a formulação para modelar a suspensão hidropneumática considerando que o gás contido no acumulador sofre uma mudança de estado politrópico. Inicialmente são apresentadas as respostas dos modelos determinísticos devido a excitações transientes representadas por funções que descrevem uma lombada e um degrau com diferentes dimensões. Em seguida, é realizada a análise de sensibilidade da rigidez hidropneumática com o intuito de descobrir quais parâmetros possuem maior influência sobre este sistema. O Método de Monte Carlo é utilizado como solver estocástico nas simulações, tendo como objetivo avaliar a influência das variações dos parâmetros sobre a dinâmica vertical do veículo. A distribuição de probabilidade escolhida para cada parâmetro é a função gama. Por último, são analisadas as respostas resultantes dos modelos probabilísticos. As saídas avaliadas são: aceleração vertical do centro de gravidade, razão de amortecimento, valor da força de contato entre pneu e via e ângulo de rolagem da massa suspensa

Abstract: Deterministic values are largely used in mechanical design to define the parameters which describe the system. Large coefficients of safety are used because of the uncertainties related to these parameters. There are uncertainties related to the external loadings, to the variability of the...

Abstract: Deterministic values are largely used in mechanical design to define the parameters which describe the system. Large coefficients of safety are used because of the uncertainties related to these parameters. There are uncertainties related to the external loadings, to the variability of the material properties and to the environmental conditions, among other important parameters which affect the performance of the system. In the last decade, stochastic models have been used to consider these uncertainties and variations. The present work analyzes the effect of the simultaneous variability of certain parameters on the performance of the conventional and the hydropneumatic suspension of automotive vehicles. A mathematical model of a full vehicle with seven degrees of freedom has been used. This model was implemented in the software Matlab®. In the present formulation of the hydropneumatic suspension, it is considered that the gas contained in the accumulator undergoes a polytrophic process. First, the deterministic model of the vehicle is subjected to two transient excitations, namely a function describing a bump and a function describing a step with different dimensions. Then, an analysis of sensibility of the stiffness of the hydropneumatic suspension is performed, which aims to identify which parameters are the most influential on that system. Monte Carlo method is used as the stochastic solver throughout the simulations which study the influence of the parameter variability on the vertical dynamics of the vehicle. The Gamma function is used as the probability density function for each parameter. Finally, the response of the probabilistic models is studied. This work investigates the acceleration of the center of gravity, damping factor, pitch angle of the suspended mass and contact force between the tires and the road