STUDIO DELLA RISPOSTA STRUTTURALE DEL TELAIO E DEL FORCELLONE POSTERIORE DI UN MOTOCICLO DUCATI IN CONDIZIONI DI MARCIA SU STRADA

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1 STUDIO DELLA RISPOSTA STRUTTURALE DEL TELAIO E DEL FORCELLONE POSTERIORE DI UN MOTOCICLO DUCATI IN CONDIZIONI DI MARCIA SU STRADA Candidato: Relatore: Giacomo PERNA Chiar.mo prof. Ing. Giorgio BARTOLOZZI Correlatore: Chiar.mo prof. Ing. Luca PIANCASTELLI Ing. Stefano CASSANI 1

2 RILIEVI SPERIMENTALI SU MOTOCICLO STRUMENTATO IN CONDIZIONI DI MARCIA SU STRADA INDIVIDUAZIONE DI TUTTI I CARICHI TRAMITE MODELLO MULTY-BODY MSC ADAMS VERIFICHE DI RESISTENZA TRAMITE ANALISI FEM INDIVIDUAZIONE DEI MODI DI VIBRARE 2

3 STRUMENTAZIONE DEL TELAIO DELLA FORCELLA ANTERIORE E DEL FORCELLONE POSTERIORE CON ESTENSIMETRI 3

4 PROCEDURA DI MONTAGGIO DEGLI ESTENSIMETRI PREPARAZIONE DELLA SUPERFICIE INCOLLAGGIO DELL ESTENSIMETRO PREPARAZIONE DEL CABLAGGIO L APPLICAZIONE DELLE PROTEZIONI 4

5 M2 1 M = Estensimetro monodirezionale R3 M4 M6 R = Rosetta M7 R9 PUNTI SCELTI PREVIA ANALISI FEM R1 M5 M14 R11 E P M8 M12 5

6 R7 M4 M = Estensimetro monodirezionale R = Rosetta R6 R2 R5 PUNTI SCELTI PREVIA ANALISI FEM R3 R8 M9 R1 6

7 M = Estensimetro monodirezionale M2 PUNTI SCELTI PREVIA ANALISI FEM R = Rosetta R3 M1 M2 M1 R3 7

8 0,81 x 1,52 mm 0,79 x 0,79 mm 0,38 x 0,51 mm 8

9 STRUMENTAZIONE DEL MOTOCICLO CON POTENZIOMETRI 9

10 POTENZIOMETRI LINEARI 10

11 STRUMENTAZIONE DEL MOTOCICLO CON : SENSORI DI PRESSIONE PINZE DEI FRENI SENSORE DI VELOCITA SENSORE DI APERTURA VALVOLA A FARFALLA SENSORE VELOCITA ANGOLARE MOTORE 11

12 SENSORI DI PRESSIONE PINZE DEI FRENI 12

13 SENSORE DI VELOCITA 13

14 - SENSORE DI APERTURA VALVOLA A FARFALLA - SENSORE VEL. ANGOLARE MOTORE 14

15 CENTRALINA DI ACQUISIZIONE DATI 15

16 Pulsante Trigger 16

17 SCHEMA DELLA STRUMENTAZIONE COMPLETA Batteria interna PC Portatile Pulsante-Trigger Estensimetri Batteria Motociclo 12V ESAM Traveller Sensore Giri Motore Sensore Velocità Potenziometri Sensori Freni Sensore Farfalla Trasformatore- Stabilizzatore 12V - 5V Alimentazione Segnale Analogico Digitale 17

18 PROVE SPERIMENTALI SU CIRCUITO INTERNO ALLO STABILIMENTO DUCATI 18

19 IL CIRCUITO Rallentatore 5 cm Gradino 5 cm Rallentatore 5 cm Dimensioni : 50 x 20 [m] START Pavé Rallentatore 3,5 cm Gradino 3,5 cm Rallentatore 3,5 cm 19

20 RISULTATI DELLE PROVE SPERIMENTALI 20

21 Fa1 E6 R3 EP R1 21

22 ESTENS PUNTONE POT ANT POT POST 22

23 ESTENS PUNTONE POT ANT POT POST 23

24 Grazie alle informazioni ottenute dall estensimetro posto sul puntone della sospensione posteriore si è potuto risalire alla forza agente su tale componente utile per la verifica di resistenza delle strutture e per la validazione del modello MULTY-BODY σ = ε E F = σ A Evento με [microdef.] Tensioni [Pa] Forza [N] Gradino 5 cm 40 km/h ,94425 Gradino 3,5 cm 70 km/h ,82125 Gradino 5 cm 30 km/h , Rallentatore 3,5 cm 70 km/h , Rallentatore 5 cm 30 km/h ,25975 E = Pa A = 0, m² 24

25 ESTENS 6 TELAIO POT ANT POT POST 25

26 ESTENS 6 TELAIO POT ANT POT POST 26

27 ESTENS Fa D1 FORC POT ANT POT POST 27

28 ESTENS Fa D1 FORC POT ANT POT POST 28

29 ESTENS Fa D1 FORC POT ANT POT POST 29

30 GIRI MOTORE ESTENS PUNTONE 5 084,7 rpm 30

31 Grazie al sensore conta giri motore si è trovato il valore della forza del tiro catena nel momento di impatto contro il gradino di 5 cm utile per la verifica di resistenza del forcellone. 7,8 9,81 = 76,518 N m Coppia Monster S4R 76,518 T = = r c 76,518 = 728,74 0,105 N 9,5 9 8,5 8 7,5 7,8 7 6,5 6 kgm ISO 5, ,7 RPM Coppia corretta alla ruota 31

32 ANDAMENTO DELLE PRESSIONI NELLE PINZE FRENI 6,9267 bar 32

33 ANDAMENTO DELLE PRESSIONI NELLE PINZE FRENI 6,148 bar 33

34 Forze in frenata 395,6 N 246 N 34

35 NELL INDUSTRIA DEI TRASPORTI, LA NECESSITA DI COMPETERE IN UN MERCATO CARATTERIZZATO DA COMPETITORI SEMPRE PIU AGGUERRITI, SPINGE LE AZIENDE AD UN AZIONE VOLTA ALLA RIDUZIONE DEL TEMPO DI SVILUPPO DEL PRODOTTO PROTOTIPAZIONE VIRTUALE 35

36 LA PROTOTIPAZIONE VIRTUALE RICHIEDE: L INDIVIDUAZIONE DEI CARICHI AGENTI SUI COMPONENTI LA CREAZIONE DI UN MODELLO GEOMETRICO VIRTUALE DI OGNI SINGOLO COMPONENTE L APPLICAZIONE SUL MODELLO VIRTUALE DEI VINCOLI E DEI CARICHI LA VERIFICA DI RESISTENZA DEI COMPONENTI IN ESAME 36

37 PER INDIVIDUARE I CARICHI AGENTI SUI SINGOLI COMPONENTI CI SI AVVALE DI UN MODELLO DINAMICO MULTI-BODY 37

38 CON IL MODELLO DINAMICO SI POSSONO INDIVIDUARE: SPOSTAMENTI VELOCITA ACCELERAZIONI FORZE AGENTI SUI VARI COMPONENTI 38

39 PROCEDURA: COSTRUZIONE DEL MODELLO DINAMICO DEFINIZIONE DEI VINCOLI CINEMATICI IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI MOTO ACQUISIZIONE DEI RISULTATI 39

40 COSTRUZIONE DEL MODELLO 40

41 DEFINIZIONE DEI VINCOLI 41

42 IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI SPOSTAMENTO 1) INDIVIDUAZIONE DELL EVENTO DA SIMULARE 2) FILTRAGGIO DEL SEGNALE ACQUISITO DAI POTENZIOMETRI 3) ASSEGNAZIONE DELLA LEGGE DI MOTO AL MODELLO 42

43 IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI SPOSTAMENTO 1) INDIVIDUAZIONE DELL EVENTO DA SIMULARE: Attraversamento del gradino di 5 cm a 40 km/h 2) FILTRAGGIO DEL SEGNALE ACQUISITO DAI POTENZIOMETRI 43

44 IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI SPOSTAMENTO 3) ASSEGNAZIONE DELLA LEGGE DI SPOSTAMENTO AL MODELLO 44

45 IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI SPOSTAMENTO 45

46 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h Andamento della velocità ed accelerazione angolare del forcellone 296 gradi/s gradi/s² 0,304 s 0,304 s 46

47 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h Andamento delle forze che il puntone esercita sul forcellone [N] [N] [N] Forza effettiva misurata con estensimetri = [N] [N] 0,304 s 47

48 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI [N] 48

49 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h Forze che la sospensione esercita sul forcellone [N] 517 [N] [N] 0,304 s 49

50 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI [N] 50

51 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h Andamento delle reazioni che il gradino esercita sul forcellone [N] [N] -206 [N] 0,304 s 51

52 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI [N] 52

53 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h Andamento delle forze che il bilanciere esercita sul telaio [N] [N] [N] 0,304 s 53

54 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI [N] 54

55 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h Andamento delle forze che la forcella anteriore esercita sul telaio [N] [N] [N] [N] [N] [N] 0,1583 s 0,304 s 55

56 ACQUISIZIONE DEI RISULTATI [N] [N] 56

57 COSTRUZIONE DEL MODELLO GEOMETRICO VIRTUALE 57

58 58

59 59

60 60

61 61

62 62

63 63

64 64

65 65

66 LE VERIFICHE DI RESISTENZA 66

67 ELEMENTI NODI 67

68 68

69 69

70 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) Acciaio Strutturale Fe 510 UNI

71 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) 71

72 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) σsnervamento= 295 MPa σrottura= 610 MPa 72

73 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) σsnervamento= 295 MPa σrottura= 610 MPa 73

74 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) σsnervamento= 295 MPa σrottura= 610 MPa 74

75 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) σsnervamento= 295 MPa σrottura = 610 MPa 75

76 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) σsnervamento= 295 MPa σrottura= 610 MPa 76

77 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) σsnervamento= 295 MPa σrottura= 610 MPa 77

78 ELEMENTI NODI 78

79 79

80 80

81 81

82 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) G Al Si 7 Mg 0.3 σsnervamento= 210 MPa σrottura= 290 MPa 82

83 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) G Al Si 7 Mg 0.3 σsnervamento= 210 MPa σrottura= 290 MPa 83

84 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) G Al Si 7 Mg 0.3 σsnervamento= 210 MPa σrottura = 290 MPa 84

85 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) G Al Si 7 Mg 0.3 σsnervamento= 210 MPa σrottura= 290 MPa 85

86 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) G Al Si 7 Mg 0.3 σsnervamento= 210 MPa σrottura= 290 MPa 86

87 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) G Al Si 7 Mg 0.3 σsnervamento= 210 MPa σrottura= 290 MPa 87

88 SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES ) G Al Si 7 Mg 0.3 σsnervamento= 210 MPa σrottura = 290 MPa 88

89 MODI DI VIBRARE DEL TELAIO 89

90 90

91 91

92 92

93 93

94 94

95 95

96 MODI DI VIBRARE DEL FORCELLONE 96

97 97

98 98

99 99

100 100

101 101

102 102

103 RINGRAZIAMENTI Prof BARTOLOZZI Giorgio Prof PIANCASTELLI Luca Ing CASSANI Stefano Dir Produz Veicolo Ducati Ing FORNI Andrea Dir Reparto Esperienze Ing GESI Andrea Tutto la Staff di Ingegneri e Tecnici del Reparto Esperienze Veicolo Ducati Il Driver CONCORDIA Mario 103

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