Verranno ora presentate le simulazioni effettuate e i risultati ottenuti.
Prova al banco vibrante
Tramite questa prova si `e potuto valutare le forze di contatto tramite suolo e pneumatico durante la percorrenza di tratti di strada accidentati. In questa simulazione ogni ruota del veicolo viene posizionata su di un piatto che pu`o traslare verticalmente ricreando un profilo stradale. In particolare si `e simulata la percorrenza di tre profili reali (Figg. A.9, A.10 ):
Figure A.7: Prova al banco vibrante
• un fondo acciottolato;
• l’attraversamento di tavolette quadrate.
I profili prima di essere utilizzati, hanno subito un processo di filtraggio. Infatti il profilo della superfice stradale sulla quale rotolano le ruote, pu`o contenere componenti spettrali di lunghezze d’onda relativamente piccole. Se la lunghezza d’onda `e pi`u piccola o comunque `e confrontabile con il raggio della ruota, la geometria della ruota stessa costituisce un filtro al profilo stradale. Infatti, come si nota in Fig. A.8, il punto di contatto C, in cui si considerano applicate le forze del terreno in tale prova, non segue fedelmente il profilo stradale, poich`e il contatto tra terreno e pneumatico avviene in corrispondenza di un altro punto. Quindi, dato il profilo stradale e considerando la ruota rigida, si `e calcolato lo spostamento verticale da applicare al punto C e quindi al piatto.
Le variabili che sono state monitorate durante le prove sono state:
• le forze verticali di contatto tra pneumatici e suolo. In particolare `e stato possibile calcolare il valore RMS della loro variazione rispetto al carico statico;
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Figure A.8: Superamento di uno scalino da parte di una ruota rigida
• l’accelerazione verticale di un punto posto in corrispondenza della sella,
• lo spostamento verticale del punto sopra citato.
I risultati ottenuti dall prove sono stai direttamente confrontati con dati spriementali e con quelli ottenuti dal modello analitico. Alcuni risultati sono mostrati nelle figure seguenti (Figg. A.11, A.12).
In generale possiamo affermare che il modello riesce a descrivere in modo abbastanza fedele l’andamento dell forze di contatto: tale affermazione pu`o essere fatta alla luce del confronto con i dati sperimentali. Inoltre il modello matematico e modello multibody sono in buon accordo tra di loro. Con- frontando i dati con quelli provenienti dalla percorrenza degli stessi profili con uno scooter tradizionale si `e potuto osservare come, il sistema bascu- lante, porti dei vantaggi in termini di RMS delle forze di contatto anteriori che risulta essere inferiore per Mp3.
Figure A.9: Esempio dei profili di prova utilizzati nelle simulazioni
117 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 −6 −4 −2 0 2 4 6 Time [s] Vertical acceleration [m/s 2] Multibody Analytical
Figure A.11: Pav`e. Accelerazione verticale del punto sella, velocit`a di prova 30 km/h 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 −1000 −500 0 500 1000 1500 Time [s] Sperimental Multibody Analytical
Figure A.12: Tavolette. Forza verticale di contatto, velocit`a di prova 48 km/h
Simulazioni di handling
La simulazione di handling, tramite l’esecuzione di manovre standard, per- mette di valutare paramenti fondamentali per la caratterizzazione della dinamica del veicolo. In particolare grandezze importanti sono:
• le forze e i momenti scambiati tra suolo e pneumatico;
• l’accelerazione laterale del veicolo;
• l’angolo do sterzo del veicolo;
• la coppia di sterzo;
• l’angolo di rollio;
• gli angoli di deriva dei pneumatici.
Le manovre che si sono utilizzate per la caratterizzazione del mezzo sono state:
• steering pad, ovvero la percorrenza a velocit`a costante di un percorso circolare;
• cambio di corsia;
• inversione ad ”U”;
• slalom tra birilli.
Tutte le prove sopracitate sono state condotte a varie velocit`a longitu- dinali costanti. Indubbiamente tali prove permettono di avere un’ampia caratterizzazione della dinamica del mezzo, infatti `e possibile studiare sia la marcia dal veicolo in condizioni stazionarie, come nel caso dello steering pad, sia in condizioni di forte transitorio come lo slalom tra i birilli.
I dati ottenuti da tali prove sono stati sono stati direttamente con- frontati con quelli derivanti da prove sperimentali: in questo modo `e stato possibile avere una correlazione tra modello multibody e motociclo reale.
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Figure A.13: Andamento del rollio in funzione del tempo per la prova di steering pad: raggio 15m, velocit`a 30 km/h
Di tutte le simulazioni effettuate riportiamo a titolo di esempio, i risul- tati ottenuti dalla manovra di steering pad eseguito a una velocit`a di 30 km/h su di un percorso circolare di raggio 15 m.
Una ulteriore analisi `e stata la simulazione di perdita di aderenza da parte di una delle due ruote anteriori durante la percorrenza di una curva in condizioni di regime. In particolare si `e simulata la rapida discesa del coefficiente di aderenza di uno dei pneumatici frontali. Il risultato ottenuto `e che, dopo un breve transitorio, lo scooter si riporta sul percorso circolare che stava inseguendo prima della perdita di aderenza. Inoltre si pu`o notare (Fig. A.16) come la ruota che perde aderenza ha un calo della forza laterale, mentre l’altra compensa aumentando la sua forza laterale.
Conclusioni
Con il lavoro presentato si `e caratterizzato il comportamento dinamico del nuovo scooter a tre ruote Paiggio Mp3. In particolare dalle prove svolte si `e potuto osservare che:
Figure A.14: Andamento dell’angolo di sterzo in funzione del tempo per la prova di steering pad: raggio 15 m, velocit`a 30 km/h
Figure A.15: Andamento della copia di sterzo in funzione del tempo per la prova di steering pad: raggio 15m, velocit`a 30 km/h
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Figure A.16: Andamento delle forze laterali dei pneumatici anteriori in funzione del tempo per la prova di steering pad: raggio 20 m, velocit`a 30 km/h
specialmente su fondi sconnessi o in improvvise perdite di aderenza.
• il modello multibody sviluppato permette di simulare con sufficiente precisione la dinamica dello scooter Mp3. Tale affermazione `e sup- portata dal notevole accordo con i dati sperimentali.
• Il modello analitico ed il modello multibody sono in pieno accordo, quindi la validazione dei due modelli `e avvenuta avvicendevolmente. I due modelli, come in un primo approccio `e possibile pensare, non rappresentano la copia l’uno dell’altro, ma bens`ı due strumenti con caratteristiche differenti fra loro. Infatti, in una visione globale del la- voro svolto, i due modelli hanno lavorato sinergicamente per ottenere i risultati ottenuti.
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