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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.1999.tde-18062024-105013
Document
Author
Full name
Ana Laura Ferreira Rebello
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 1999
Supervisor
Committee
Costa Neto, Alvaro (President)
Goes, Luiz Carlos Sandoval
Mucheroni, Mario Francisco
Title in Portuguese
Modelagem e simulação de um veículo automotivo usando uma metodologia de sistema multicorpos aproximada
Keywords in Portuguese
dinâmica de veículos
método de Kane
orientação a objetos
sistemas multicorpos
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta a modelagem e simulação de um veículo automotivo por sistemas multicorpos (MBS - Multibody Systems), onde a geometria e as equações para a suspensão são aproximadas. O modelo é composto de cinco corpos, sendo um corpo base e quatro corpos representando as rodas, onde os efeitos de geometria da suspensão são incorporados. O corpo base é ligado ao sistema inercial por meio de uma junta de seis graus de liberdade, e cada suspensão é ligada ao corpo base por meio de uma junta de um grau de liberdade de rotação. A suspensão é representada como um pêndulo. onde a geometria é obtida a partir de dados experimentais que descrevem a trajetória da suspensão em cada cubo de roda. A formulação MBS é feita utilizando uma simplificação proposta por Rill e o método de Kane, que é um método baseado nas formulações de Newton e de Euler, escritos na forma de D'Alambert. é similar ao princípio de Jourdain da potência virtual, que estabelece que a potência virtual associada às forças e torques de vínculo que se anulam. Nesta simplificação, nas equações de acelerações residuais das suspensões são desprezadas as derivadas parciais do vetor direção em relação às coordenadas generalizadas, por serem muito pequenas em relação aos outros termos. Como as simulações pelo método de Kane combinadas com computação simbólica têm se mostrado eficientes em termos de tempo de simulação, foi desenvolvido um programa na linguagem de programação do Mathematica especialmente para realizar as simulações utilizando recursos de programação orientada a objetos que permitem uma maior modularidade e reaproveitamento do programa. São feitas simulações de dinâmica vertical (irregularidades da pista) e os resultados comparados com os obtidos para este modelo no SD/FAST, um pacote que utiliza o método de Kane com as equações completas
Title in English
Modelling and simulation of an automotive vehícle using an aproximate multibody formulation
Keywords in English
Kane's method
multibody systems
object oriented programming
vehicle dynamics
Abstract in English
This work shows automotive vehicle modelling and simulation through Multibody Systems (MBS) techniques, where the suspension geometry and equations are simplified. The model has five bodies organized in tree topology. They are a base body representing the chassis and four branch bodies representing the wheels and associate suspensíon links, where the suspension effects are taken into account. The base body is connected to the inertial reference frame through a six degrees of freedon joint, and each branch body is attached to base body through a pin joint. The MBS formulation is developed using a Kane's method simplification suggested by Rill, which is based in Newton's and Euler's equations,in D'Alambert form. It is similar to Jordain's principle of virtual power, which states that the virtual power associated with constrains forces and forques must vanish. The simplification is done in the suspensions reminder accelerations terms; where the partial derivatives of direction vectors relative to the generalized coordinates are neglected, because they are too small near the others terms. As simulations using Kane's method combined with symbolic manipulation methods have been shown efficient in terms of run time, a program is developed using Mathematica programinmg language and object oriented resources, that allow a greater program modularity, possibility of code reuse and ease of code mamtainance. Vertical dynamics simulations are performed in order to compare with results from an SD/FAST modeL, a package that uses Kane's method with complete equations.
 
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Publishing Date
2024-06-18
 
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