Dinamica e Meccanica del Pneumatico

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Ottavia Ferrari
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1 Dinamica e Meccanica del Pneumatico Parte I Sollecitazioni e forze agenti su ogni componente del pneumatico Comportamento in Deriva (handling) Comportamento in Frenata e Trazione Vibrazioni e modi propri (comfort e rumore) Acquaplano Modelli FEA, Multibody ed Empirici

2 Pneumatico Struttura Piano meridiano

3 Pneumatico Effetto pneumatico Contenimento di aria in pressione con capacità di supportare i carichi di esercizio di un veicolo

4 Pneumatico Capacità di carico di un pneumatico Load Capacity (%) / Pressure (bar) for speed symbol V Capacità di carico (%) / Pressione (bar) codice di velocità V Load Capacity / Capacità di carico Pressure / Pressione STD EL % Load Capacity % Capacità di carico Pressure (bar) Pressione (bar) Speed km/h Velocità km/h STD = Standard EL = Extra Load

5 Pneumatico Capacità di carico di un pneumatico 100 Load Capacity (%) / Pressure (bar) for speed symbol W Capacità di carico (%) / Pressione (bar) codice di velocità W Load Capacity / Capacità di carico Pressure / Pressione STD EL % Load Capacity % Capacità di carico Pressure (bar) Pressione (bar) Speed km/h Velocità km/h STD = Standard EL = Extra Load

6 Pneumatico Capacità di carico di un pneumatico 100 Load Capacity (%) / Pressure (bar) for speed symbol Y Capacità di carico (%) / Pressione (bar) codice di velocità Y 100 Load Capacity / Capacità di carico Pressure / Pressione STD EL % Load Capacity % Capacità di carico Pressure (bar) Pressione (bar) Speed km/h Velocità km/h STD = Standard EL = Extra Load

7 Pneumatico Talloni Funzione: permettono il calettamento sui cerchi garantiscono la tenuta come o ring Componenti: Cerchietti Riempimento tallone modulo E= 120 MPa Risvolto

8 Pneumatico Carcassa Funzione: tessuto gommato che lavora come un tubo in pressione Componenti: Fili in Rayon modulo: N/ε fittezza: 80 fili /100 mm Mescola di gommatura Convenzionale Radiale

9 Pneumatico Fianchi Funzione: protezione della carcassa con buona resistenza a fatica Componenti: Mescola in gomma modulo E: 5 MPa

10 Pneumatico Fianchi Progettazione: vale la regola del tubo in pressione ρ y = cost. dove ρ : curvatura y : coordinata (altezza)

11 Pneumatico Cinture metalliche Funzione: Rendere stabile la carcassa radiale (effetto tiranti) supportando i carichi di esercizio del veicolo Componenti: Cordicelle di acciaio modulo: N/ε fittezza: 80 fili /100 mm Mescola di gommatura

12 Pneumatico Cinture metalliche: tiro nei fili

13 Pneumatico Sollecitazioni nella struttura

14 Pneumatico Battistrada Funzione: parte a contatto con la strada che deve garantire determinate prestazioni Componenti: Mescola in gomma modulo: 10 MPa

15 Dinamica del Pneumatico Comportamento in Deriva

16 Dinamica del Pneumatico Comportamento in Deriva

17 Dinamica del Pneumatico Comportamento in Deriva

18 Dinamica del Pneumatico Transitorio di Deriva

19 Dinamica del Pneumatico Transitorio di Deriva

20 Scorrimento [%] Dinamica del Pneumatico Frenata e Trazione Coefficiente Attrito [u] µ peak C kx

21 Dinamica del Pneumatico Regime Combinato : Deriva + Frenata/Trazione Forza trasversale [N] Forza longitudinale [N]

22 Dinamica del Pneumatico Vibrazioni e Modi di vibrare Piano della Ruota 30 0 Force [N] Longitudinal Force at the hub Tyre A Tyre B Frequency [Hz]

Dinamica del Pneumatico Vibrazioni e Modi di vibrare Piano della Ruota 700 700 650 600 550 500 450 400 Vertical Force at the

23 Dinamica del Pneumatico Vibrazioni e Modi di vibrare Piano della Ruota Vertical Force at the hub Tyre A Tyre B Frequency [Hz]

24 Dinamica del Pneumatico Vibrazioni e Modi di vibrare Fuori piano Ruota

25 Dinamica del Pneumatico Vibrazioni e Modi di vibrare Fuori piano Ruota

26 Dinamica del Pneumatico Vibrazioni e Modi di vibrare Fuori piano Ruota

27 Dinamica del Pneumatico Acquaplano

28 I modelli dei pneumatici! User friendly! Dedicati! Integrati nel flusso progettuale del pneumatico! Adottati dalle Case Automobilistiche Nell ottica del co-design con le Case Auto

29 Logica modelli Pneumatico - Veicolo Calcolo F.E.A. grandezze significative Equivalenza Modelli Matematici (es. M.F.) e/o Modelli fisici Modelli veicolo - pneumatico Misura grandezze significative Simulazioni handling comfort

30 Modelli F.E.A. del Pneumatico! Analisi strutturale! Calcolo rigidezze statiche! Calcolo area d impronta e distribuzione di pressioni, statica e dinamica! Frequenze proprie e smorzamenti strutturali

31 Modelli F.E.A. del Pneumatico Analisi strutturale Struttura Profilo Pressione

32 Modelli F.E.A. del Pneumatico Rigidezza Verticale [Kg/mm] Calcolo rigidezze statiche Rigidezza Laterale [Kg/mm] Sperimentale 39.5 Kg/mm Calcolato 38.9 Kg/mm -1.5 % Sperimentale 28.8 Kg/mm Calcolato 29.2 Kg/mm +1 %

33 Modelli F.E.A. del Pneumatico Calcolo area d impronta d e distribuzione di pressioni PRESSIONE 2.6 bar STRUTTURA Angolo di cintura 35

34 2200 Risonanze verticali 225/50 R16 7J Modelli F.E.A. del Pneumatico RF1 Hub [N] Profile RF1 Hub [N] Tread compoung change 1800 RF1 Hub [N] Profile 1 Belt angles variation 1600 RF1 Hub [N] New profile Frequency [Hz] Frequenze proprie prie e smorzamenti strutturali Risonanze laterali Risonanze Longitudinali 225/50 R16 7J 225/50 R16 7J 400 RF2 Hub [N] Profile 1 RF3 Hub [N] Profile 1 RF2 Hub [N] Tread compoung change 350 RF3 Hub [N] Tread compoung change RF2 Hub [N] Profile 1 Belt angles variation RF3 Hub [N] Profile 1 Belt angles variation RF2 Hub [N] New profile 300 RF3 Hub [N] New profile Frequency [Hz] Frequency [Hz]

35 Modelli dedicati al Comfort Plastico Confronto dati F.E.A. versus Sperimentali Longitudinal force [N] calculated experimental experimental calculated Vertical force [N] Time [s] Time [s]

36 Modelli dedicati al Comfort Plastico Simulazioni di passaggio ostacolo col modello di veicolo - pneumatico Tre Ostacoli 1x 1/2 pollice Distanza tra due Ostacoli: 6 metri

37 Modelli Multibody di Pneumatico Modello Comfort Principali caratteristiche : campo frequenza : Hz campo velocità : km/h valido per i fenomeni di scorrimento sotto impronta

38 Sezione piano ruota Modelli Multibody di Pneumatico Modello Comfort

39 Fuori piano ruota Modelli Multibody di Pneumatico Modello Comfort

40 Magic Formula by Pacejka Modelli Empirici di Pneumatico Modello per Handling Y(α) =D sin [C arctan B α -E (B α - arctan(b α)) ] + S Y K d = BCD

41 Modelli Empirici di Pneumatico Modello per Handling Magic Formula by Pacejka Validazione del modello "Static Lateral force and Self aligning moment are computed "Transitory is still performed

42 Modelli dedicati di Handling Casa Auto Prove di Deriva Database (MF 96) Modello Veicolo Definizione Manovre File Proprietà del pneumatico Codice di Calcolo Simulazioni Valutazione dei Risultati

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