Fatigue Life Prediction IVECO Tector cab suspension

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1 Fatigue Life Prediction IVECO Tector cab suspension Andrea MORELLO Vehicle Performances M&H CV Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference

2 IVECO TECTOR TECTOR è il nuovo veicolo della gamma media IVECO per il mercato latinoamericano (16-26 tonnellate) È stato eletto Camion dell Anno 2010 da Autodata, la rivista più importante del settore automotive in Brasile. Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 2

3 Caso di studio Nella fase di sviluppo del nuovo veicolo Tector per il mercato Latin America sono stati verificati alcuni componenti sospensione cabina Scopo dell attività è la determinazione dei carichi affaticanti dei componenti sulla missione Brasiliana e quindi, tramite una previsione di vita a fatica, valutare la delibera virtuale a fatica. Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 3

4 Metodologia di Durability Test track measurements VIRTUAL BENCH (Multi-body analysis) Structural Analysis ACCELERATIONS & STRAINS FORCES TIME HISTORY Nodo 200 Nodo 220 Fatigue Analysis Zone critiche Nodo 210 Nodo 100 Nodo 120 Nodo 110 Measurements vs analysis strain results DYNAMIC STRAIN MAPS TUNED MODEL Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 4

5 Possibili modi per ottenere le forzanti di fatica Veicolo completo di pneumatico viaggiante sul percorso 3D o su piattelli Digitized Track Veicolo senza sospensione primaria Solo cabina con proprie sospensioni Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 5

6 Punti di acquisizione su veicolo Pt 3: Ant DX Direzione: z Telaio e cabina Pt 4: Post DX Direzione: Z Telaio e cabina Pt 1: Ant SX Direzione: x, y, z Telaio e canina Pt 2: Post SX Direzione: x, y, z Telaio e cabina Direzione: X Longitudinale Y Laterale Z Verticale Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 6

7 Percorso di prova Il circuito Pot hole Brasiliano per la delibera a fatica è costituito dal concatenamento di tre differenti piste: Pavé Body twist Ostacoli vari Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 7

8 Input sperimentale per l analisi Accelerazioni a telaio Ant DX Ant SX Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 8

9 Input sperimentale per l analisi Accelerazioni a telaio Post DX Post SX Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 9

10 Valutazione segnali Quattro differenti passaggi sono stati acquisiti. I rilievi accelerometrici ottenuti sono stati confrontati con i parametri: RMS nel dominio del tempo RFG nel dominio delle frequenze I quattro passaggi sono sostanzialmente equivalenti. Il quarto sembra leggermente più sollecitante rispetto agli altri ed è stato utilizzato per le simulazioni Riepilogo RMS (time domain) - pothole Riepilogo RFG (freq domain) - pothole RMS Run_1 Run_2 Run_3 Run_4 RFG Run_1 Run_2 Run_3 Run_4 A1X_CHASSI A1Y_CHASSI A1Z_CHASSI A2X_CHASSI A2Y_CHASSI A2Z_CHASSI A3Z_CHASSI A4Z_CHASSI PSD_chassi_A1X PSD_chassi_A2X PSD_chassi_A1Y PSD_chassi_A2Y PSD_chassi_A1Z PSD_chassi_A2Z PSD_chassi_A3Z PSD_chassi_A4Z canali canali Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 10

11 Modello Multibody Modello utilizzato e attuatori di input lato telaio applicati alle interfacce sospensione 1 attuatore imbardante, centrato sulla sospensione posteriore 1 attuatore longitudinale 4 attuatori verticali 1 attuatore trasversale Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 11

12 Risultati Multibody Pavé Body Twist Ostacoli Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 12

13 Accelerometri inseriti su cabina per correlazione Ant. SX Ant. DX Posteriore Le accelerazioni calcolate in cabina sono state confrontate con quelle misurate in pista. Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 13

14 Risposta Multibody (direzione verticale Z) PSD accelerazioni cabina Calcolo vs. Test: direzione Z Posteriore SX Posteriore DX Anteriore SX Anteriore DX Si ha una buona correlazione tra i segnali calcolati e misurati Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 14

15 Risposta Multibody (direzione X e Y) PSD accelerazioni cabina Calcolo vs. Test: direzione X, Y Posteriore SX - X Posteriore SX - x Anteriore SX - X Anteriore SX - Y Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 15

16 FATICA - Processo di calcolo Creazione modello FEM Creazione modello FEM Run NASTRAN (SOL 103).mnf file Run ADAMS Load time history Run NASTRAN (SOL 103) Base modale corrente nuova Run NASTRAN (SOL 103).mnf file e base modale per calcolo fatica Run ADAMS coeff partecipazione modale Restart NASTRAN (SOL 112) coeff partecipazione modale Calcolo fatica Tempo Calcolo fatica Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 16

17 Corrente Run NASTRAN (SOL 103).mnf file Run ADAMS Load time history Creazione modello FEM Restart NASTRAN (SOL 112) coeff partecipazione modale Calcolo fatica Run NASTRAN (SOL 103) Base modale $ File Management Section $ SOL 103 $ Case Control Cards $ ADAMSMNF flexbody=yes $ Bulk Data Cards $ DTI,UNITS,1,MGG,NEWTON,MM,SECOND EIGRL SESET thru SPOINT thru SEQSET thru $ $ $ File Management Section $ SOL 103 $ Case Control Cards $ STRESS(PLOT)=ALL $ Bulk Data Cards $ PARAM,RESVEC,YES PARAM,RESVSO,YES USET1 U $ $ $ File Management Section $ ASSIGN DB4 = 'sol_103.master' RESTART LOGICAL=DB4 SOL 112 $ Case Control Cards $ SDISPLACEMENT(sort1,real,punch)=ALL $ Bulk Data Cards $ DLOAD TLOAD DAREA TABLED1 1 LINEAR LINEAR $ $ Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 17

18 Nuova $ File Management Section $ SOL 103 $ Case Control Cards $ ADAMSMNF flexbody=yes,flexonly=no STRESS(PLOT)=ALL $ Bulk Data Cards $ DTI,UNITS,1,MGG,NEWTON,MM,SECOND PARAM,AUTOQSET,YES EIGRL ASET $ $ Vantaggi: Riduzione del numero di run Nastran quindi riduzione drastica tempo di calcolo Base modale coerente tra solutore ADAMS e solutore a fatica Eliminazione fase di creazione manuale delle TABLED1 per definire carichi dinamici con tutti gli eventuali rischi connessi Creazione modello FEM Run NASTRAN (SOL 103).mnf file e base modale per calcolo fatica Run ADAMS coeff partecipazione modale Calcolo fatica Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 18

19 Staffe sospensione cabina Anteriore Posteriore Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 19

20 Sospensione anteriore cabina Strain: Calcolo vs. Sperimentale R3A R3B R3C Sperimentale Calcolo Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 20

21 Sospensione posteriore cabina Strain: Calcolo vs. Sperimentale R4A R4B R4C Sperimentale Calcolo Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 21

22 Staffa anteriore Sollecitazioni Critical Area Snervamento Limite Fatica [sec] Pavé Body twist Pot Hole Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 22

23 Staffa anteriore Analisi a fatica DAMAGE CYCLES E E E E E E-34 infinite Target Static failure 720 cycles Si evidenzia una rottura statica sull area raccordata. Gli altri punti critici evidenziati sono sostanzialmente dovuti alla modellazione delle connessioni tramite elementi rigidi Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 23

24 Staffa posteriore Sollecitazioni Critical Area Snervamento Limite fatica [sec] Pavè Body twist Pot Hole Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 24

25 Staffa posteriore analisi a fatica DAMAGE CYCLES E E E E E E-34 infinite Target Static failure 3740 cycles Si evidenzia un estesa area critica attorno al collegamento a telaio superiore Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 25

26 Staffa anteriore soluzione proposta Aumentare il raggio di raccordo in modo da limitare la concentrazione di tensione ed incrementare la vita a fatica. Raccordo iniziale R120 mm (suggested) Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 26

27 Risultati a fatica DAMAGE CYCLES E E E E E E-34 infinite Target 7090 cycles 1198 cycles Nella zona del raccordo non si evidenziano criticità. Gli altri punti critici evidenziati sono sostanzialmente dovuti alla modellazione delle connessioni tramite elementi rigidi 2310 cycles Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 27

28 Sospensione posteriore soluzione rinforzata Modello matematico Rinforzo Cordoni di saldatura Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 28

29 Sospensione posteriore analisi a fatica DAMAGE CYCLES E E E E E E-34 infinite Target Lato sinistro Lato destro 8430 cycles Le restanti aree evidenziate sono sostanzialmente dovute alla modellazione delle connessioni tramite elementi rigidi 1106 cycles Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 29

30 GRAZIE per l attenzione Andrea Morello Medium & Heavy Commercial Vehicle Platform Vehicle Performances Iveco S.p.A. Lungo Stura Lazio 49, Turin, Italy Ph Fax andrea.morello@iveco.com Torino, 6-7 Ottobre 2010 MSC User Conference Data classification: Public 30