Publicação: Desenvolvimento de uma metodologia moderna de projeto de veículos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
O estudo do comportamento dinâmico de veículos tem sido amplamente beneficiado com o
uso da simulação computacional, em relação principalmente às possibilidades de análise de
modelos numéricos mais complexos e representativos da realidade. Neste contexto de
evolução dos métodos de otimização automática aplicados na dinâmica de veículos, foi
proposto o desenvolvimento de uma metodologia que estabeleça as ações e critérios
associados ao projeto de um veículo. Para tanto, são utilizadas várias ferramentas
computacionais responsáveis pela modelagem de componentes e análise segundo as
técnicas de multicorpos, elementos finitos e otimização numérica. Neste sentido, faz-se um
intenso esforço para elaborar um modelo numérico de um veículo real com características
semelhantes à do projeto pretendido. Isto envolve a definição de modelos tridimensionais
dos componentes, a verificação de seu comportamento em dinâmica vertical através de
medição em campo considerando várias condições de excitação e na determinação
experimental de parâmetros de inércia, rigidez e amortecimento. Um refinamento aplicado
ao modelo multicorpos do veículo é feito através da inclusão da flexibilidade do chassis.
Com a finalização do modelo e sua validação experimental, volta-se para a etapa em que
são analisados vários aspectos do comportamento dinâmico como conforto e desempenho.
Estes aspectos foram usados na formulação de problemas de otimização multi-disciplinar e
multi-objetivo visando a definição de uma configuração de projeto para o veículo com
desempenho superior. Como variáveis de projeto foram modificadas várias características
dos componentes e sistemas do modelo, a partir das quais foram utilizadas metodologias de
metamodelagem. Por fim, são feitas as considerações finais e conclusões com respeito ao
trabalho proposto e realizado.
Abstract
The study of vehicle dynamics has been widely improved by the use of numerical simulation,
in particular related to the several possibilities associated to complicated and representative
models. In the context of the evolution of optimization methods applied to vehicle dynamics,
a methodology development able to establish the design actions and requirements related to
the vehicle has been proposed. Several numerical tools were used in the system modeling
and analysis through the multibody technique, finite element method and numerical
optimization. An intense effort was made to build a computational model of a real vehicle
which was similar to the final intended design. That involves, three-dimensional component
models, validation of the dynamic behavior using experimental tests under several operation
conditions, experimental determination of physical properties like inertia tensor, stiffness and
damping. The vehicle model was refined by considering the chassis flexibility. After the
modeling and validation steps, the main aspects of the vehicle dynamics were analyzed
taking into account comfort and performance. These aspects were used in the formulation of
multidisciplinary and multi-objective optimization problems in order to obtain a better vehicle
configuration. The design variables used in the problems are related to characteristic
properties of components and systems, in which were applied meta-modeling techniques. At
last, we have the final considerations and conclusions of the proposed and accomplished
work.
Palavras-chave
Dinâmica de veículos, Modelagem computacional, Validação experimental, Otimização numérica, Método de superfícies de resposta, Vehicle dynamics, Computational modeling, Experimental validation, Numerical optimization, Meta-modeling, Veículos a motor - Dinâmica
Citação
LEAL, Marcus de Freitas. Development of a modern vehicle design methodology. 2007. 206 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2011.1