STUDIO DEL COMPORTAMENTO DINAMICO SU STRADA DELLA VETTURA ASTURA
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- Domenica Valeri
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1 ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI MECCANICHE, NUCLERI, AERONAUTICHE E DI METALLURGIA TESI DI LAUREA in Laboratorio CAD L STUDIO DEL COMPORTAMENTO DINAMICO SU STRADA DELLA VETTURA ASTURA CANDIDATO Eugenio Morganti RELATORE Prof.Ing. Luca Piancastelli A.A. 2008/09 Sessione I
2 Obiettivo della tesi Previsione delle prestazioni della vettura Astura Sviluppo del lavoro in tre fasi Analisi del progetto Astura e dei precedenti lavori di tesi Costruzione di un modello affidabile del sistema vettura-ambiente esterno Definizione di un numero limitato di simulazioni capaci di evidenziare le prestazioni da indagare
3 Il progetto Astura Il progetto Astura mira alla realizzazione di una vettura sportiva adatta anche a persone diversamente abili: Prestazioni Attese: Carattere decisamente sportivo Facilità di guida Ottima stabilità in curva
4 Il modello del sistema vettura-ambiente esterno Realizzazione del complesso modello finale avviene con l assemblaggio di modelli componenti più semplici Per la realizzazione del modello sono stati utilizzati i software GT-Power e GT-Drive 1. Scelta degli opportuni modelli standard (template), già presenti nel programma 2. Inserimento dei dati relativi ai vari componenti nelle template 3. Posizionamento dei modelli componenti sul piano di lavoro 4. Collegamento delle varie parti fra loro con opportuni connectors
5 Il modello del sistema vettura-ambiente esterno
6 Il modello della vettura Composto da quattro modelli componenti più semplici: 1. Motore: Simula il funzionamento del motore con cui è equipaggiata la vettura, è necessaria la realizzazione preliminare di un modello analogo in GT-Power per ottenere informazioni sul funzionamento del motore Potenza Coppia Pme 2. Frizione: modello il cui lavoro è gestito interamente dal programma 3. Corpo vettura: serve a definire le caratteristiche geometriche, la massa e la trasmissione della Astura 4. Pneumatici: definisce le dimensioni delle ruote della vettura, modello dal quale si riceveranno informazioni sulla stabilità in curva della Astura
7 Modello di ambiente esterno e Guidatore Ambiente esterno composto da: 1. Condizioni Ambientali: si definisce temperatura e pressione esterne 2. Strada: si definisce con questo oggetto la traiettoria percorsa dalla vettura Modello del guidatore ha due funzioni fondamentali: 1. Definizione dei parametri operativi delle simulazioni: posizione dei pedali, strategia di cambiata 1. Sistema di controllo della simulazione: scambia informazioni con tutte le altre parti del modello collegate al guidatore mediante dei sensori
8 Simulazioni Realizzate Sono state individuate cinque diverse simulazioni da cui trarre le informazioni volute: 1. Test di accelerazione da fermo fino a 100 km/h 2. Test di frenata da 100 km/h 3. Test dell alce 4. Simulazione di guida in città 5. Simulazione di guida in montagna
9 Test di accelerazione Test che valuta il tempo necessario alla vettura per accelerare da 0 a 100 km/h in condizioni ottimali di asfalto e aderenza Obiettivo: migliorare le prestazioni di vetture simili (Alfa 147) a parità di motore Risultato: La Astura accelera da 0 a 100 km/h in 7,7 secondi, 1,1 in meno dell Alfa 147
10 Test di frenata Test che valuta lo spazio di frenata della vettura lanciata ad una velocità di 100 km/h Obiettivo: ottenere prestazioni in frenata in linea con quelle di vetture simili (35-38 metri) Risultato: La Astura necessita di uno spazio di circa 40 metri per fermarsi da una velocità di 100 km/h
11 Test dell alce Test che valuta la stabilità dell auto lanciata ad una velocità fra i 60 e 70 km/h a fronte di una brusca sterzata Obiettivo: trovare il limite di stabilità (accelerazione laterale, durante la sterzata, pari a 1,2g) ad una velocità di circa 65 km/h Risultato: Con una velocità della vettura di 64,5 km/h si ha, durante la sterzata, un accelerazione laterale di 1,05g.
12 Simulazione di guida in città Simulazione volta alla valutazione della guidabilità della vettura su di un percorso cittadino: accelerazione, frenata, percorrenza curva, accelerazione Obiettivo: verificare una buona guidabilità della vettura durante la simulazione (accelerazioni e decelerazioni non troppo brusche) Risultato: L accelerazione/decelerazione media è di 3 m/s 2, con dei picchi di 5 m/s 2, la curva di velocità non ha tratti eccessivamente ripidi, l andamento stesso della velocità del veicolo durante la simulazione è molto veritiero. Si ha quindi una buona guidabilità.
13 Simulazione di guida in montagna Simulazione perla valutazione della guidabilità della vettura su di un percorso montano: accelerazione, riduzione velocità, percorrenza curva, accelerazione Obiettivo: verificare una buona guidabilità della vettura durante la simulazione (accelerazioni e decelerazioni non troppo brusche) Risultato: L accelerazione media si attesta sui 2 m/s 2, la vettura risulta molto stabile in curva e addirittura si riesce ad ottenere una velocità di percorrenza quasi costante. La guidabilità in questo caso è ottima.
14 Considerazioni aggiuntive I risultati presentati fanno riferimento alle simulazioni realizzate con la vettura Astura equipaggiata con motore diesel da 150 CV Gli stessi test sono stati ripetuti per altri due modelli della vettura equipaggiati motori diesel da 170 CV e 200 CV. Risultati per gli altri due modelli: Ottime prestazioni in accelerazione (circa 6,5 secondi per il motore da 200 CV) Analoghi problemi di frenata, che risulta un po lunga Ottima stabilità in curva della vettura Buona guidabilità della vettura (leggermente inferiore a quella del modello da 150 CV)
15 Conclusioni La Astura non ha deluso le attese è infatti emerso che: Ha un deciso carattere sportivo: è capace di passare da 0 a 100 km/h in un tempo fra i 6,5 e i 7,5 secondi È caratterizzata da una ottima stabilità in curva: si dovrebbe percepire l azione della forza centrifuga percorrendo la curva a velocità superiori ai 50 km/h Presenta in generale buona guidabilità: non si hanno accelerazioni o decelerazioni troppo brusche La vettura ha quindi rispettato le prestazioni richieste da progetto Sono comunque emerse delle problematiche relative alla fase di frenata: è quindi necessario un maggiore approfondimento circa la progettazione dell impianto frenante e la distribuzione delle masse
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