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Capitolo
3 Confronto risultati modelli rigidi
ADAMS con dati sperimentali
In questo capitolo si effettua il confronto tra i modelli ADAMS rigidi delle due architetture considerate con i dati sperimentali, al fine di verificare la correttezza dei risultati ottenuti.
Gli schemi rigidi possiedono pochi gradi di libertà, dal momento che si è lavorato nel rispetto delle seguenti ipotesi:
1. il moto limitato al solo piano longitudinale; 2. tutte le parti sono modellizzate come corpi rigidi; 3. modelli estremamente semplificati delle ruote.
Tutte queste approssimazioni limitano le possibilità, da parte degli schemi ADAMS, di descrivere in maniera completa il comportamento della struttura reale.
Tale confronto è comunque importante per poter comprendere quali siano le cause di eventuali differenze tra le simulazioni e le misure, e quindi consentire nei modelli elastici sviluppati successivamente, le opportune modifiche per migliorare il grado di approssimazione.
Nei seguenti paragrafi vengono riportati i confronti tra i risultati numerici e le misure sperimentali delle due architetture di carrello considerate.
3.1 Confronto modello ADAMS rigido carrello a ginocchio
con dati sperimentali
Nella fig.3.1 è riportato il confronto tra la reazione dei pneumatici sperimentale e quella ottenuta dal modello ADAMS rigido del carrello a ginocchio.
In questa figura si può notare come dopo un primo tratto nel quale la reazione dei pneumatici ADAMS risulta essere più grande della misura sperimentale, ne segue uno intermedio, dove la misura ADAMS risulta essere più piccola di quella sperimentale, fino ad arrivare al tratto finale dove il modello rigido ADAMS è in grado di fornire risultati simili a quelli sperimentali.
Questa differenza potrebbe dipendere dal fatto che nel modello ADAMS si sia utilizzata una curva della forza elastica del pneumatico in funzione dello schiacciamento diversa da quella reale.
Inoltre, non disponendo di dati sperimentali sullo schiacciamento del pneumatico, non può essere effettuato il confronto tra lo schiacciamento del pneumatico ADAMS
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e quello sperimentale, che potrebbe aiutare a capire l’entità, se esiste, della differenza tra le due curve suddette.
Un’altra causa di errore tra la reazione del pneumatico ADAMS e quella reale, potrebbe essere dovuta al fatto, che nel modello ADAMS non viene considerata l’isteresi del pneumatico, per cui sia in fase di schiacciamento che in quella di rilassamento del pneumatico, in ADAMS si usa sempre la stessa spline della reazione del pneumatico.
Complessivamente, anche se con il modello ADAMS non si può approssimare in maniera accurata la reazione dei pneumatici sperimentale, il cui andamento è influenzato anche dall’elasticità della struttura, si possono ottenere delle informazioni sull’entità dei carichi in gioco, dato che il valore massimo della reazione dei pneumatici ADAMS si discosta poco da quello reale.
La fig.3.2 contiene il confronto tra la forza mozzo ADAMS e quella sperimentale, dovuta alla somma dell’attrito di strisciamento e della resistenza di rotolamento. Dalla figura, si può notare come il modello ADAMS rigido, sia incapace di simulare l’andamento di tale forza.
I risultati numerici sono comunque in grado di stimare con buona approssimazione il valore massimo della forza mozzo sperimentale.
fig. 3.1 Confronto tra la reazione dei pneumatici modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a ginocchio
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18x 10 4 tempo(sec) F orz a (N ) ADAMS SPERIMENTALI
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fig.3.2 Confronto tra la forza mozzo modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a ginocchio
Nella fig.3.3 sono descritti gli andamenti della forza totale dell’ammortizzatore ADAMS e di quella sperimentale.
In questa figura, si può notare come la forza ADAMS sia costantemente più grande di quella reale.
Questo potrebbe dipendere da una sovrastima del coefficiente di laminazione dell’ammortizzatore, perché il tratto iniziale delle curve riportate in fig.3.3 è dovuto quasi esclusivamente alla forza viscosa, che in questa prima fase risulta predominante rispetto alla forza elastica.
Quindi la differenza iniziale tra la curva ADAMS e quella sperimentale della forza totale dell’ammortizzatore, potrebbe dipendere dalla suddetta sovrastima.
Il tratto finale della forza totale dell’ammortizzatore, dipende dalla forza elastica, quindi la causa della differenza tra le due curve mostrate in fig.3.3, può dipendere, anche qui, da una sovrastima della rigidezza dell’ammortizzatore.
Quest’ultima ipotesi è avallata dal fatto che a valori più grandi della forza elastica sono associati schiacciamenti più piccoli dell’ammortizzatore ADAMS rispetto a quelli reali (fig.3.4).
Gli errori nella valutazione della forza totale dell’ammortizzatore, potrebbero essere causati anche dal non aver a disposizione curve di taratura del solo ammortizzatore. Tutte le curve caratteristiche dell’ammortizzatore e cioè: la curva che contiene i valori del coefficiente di laminazione in estensione e in retrazione e quella contenete i valori della rigidezza dell’ammortizzatore, tutte espresse in funzione dello schiacciamento dell’ammortizzatore, sono state ricavate in un precedente lavoro mediante l’uso di un simulatore rigido (DYSI).
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -4 -2 0 2 4 6 8x 10 4 tempo(sec) F orz a (N ) ADAMS SPERIMENTALI
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fig.3.3 Confronto tra la forza totale ammortizzatore modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a ginocchio
fig.3.4 Confronto tra lo schiacciamento dell’ammortizzatore modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a ginocchio
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5x 10 5 tempo(sec) F orz a (N ) ADAMS SPERIMENTALE 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -0.16 -0.14 -0.12 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 tempo(sec) S ch ia cci am en to (m ) ADAMS SPERIMENTALI
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3.2 Confronto modello ADAMS rigido carrello a gamba
telescopica con dati sperimentali
Nella fig.3.5 è riportato il confronto tra la reazione dei pneumatici ADAMS e quella sperimentale dell’architettura di carrello a gamba telescopica.
Dalla figura si nota come i risultati ADAMS, pur con le limitazioni dovute al modello rigido, riescano a descrivere con una buona approssimazione la misura sperimentale.
Nel tratto finale della fig.3.5 la curva ADAMS sovrastima quella sperimentale, probabilmente, questo andamento è dovuto al fatto che anche in questo modello ADAMS si sia trascurata l’isteresi dei pneumatici.
Non avendo a disposizione la curva sperimentale dello schiacciamento dei pneumatici, non si può dire quale sia il peso dell’isteresi dei pneumatici nei calcoli. Un’altra causa della differenza, nel tratto finale della fig.3.5, tra i risultati ADAMS e quelli sperimentali, è la sovrastima che il modello numerico fa, in questo tratto, della forza totale dell’ammortizzatore di seguito discussa (fig.3.7).
Nella fig.3.6 dove è riportata la forza agente sul mozzo del carrello a gamba telescopica, si vede come il modello ADAMS rigido risulti incapace di stimare la misura sperimentale di tale forza.
fig.3.5 Confronto tra la reazione dei pneumatici modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a gamba telescopica
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 1 2 3 4 5 6 7 8x 10 4 tempo(sec) F orz a (N ) ADAMS SPERIMENTALI
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La forza totale dell’ammortizzatore (fig.3.7) viene sovrastimata dal modello ADAMS,
L’andamento della suddetta grandezza è coerente con la stima che il modello ADAMS fa dello schiacciamento dell’ammortizzatore, che risulta sempre maggiore di quella reale.
Questo, indicherebbe come nel modello ADAMS non si siano utilizzate le stesse spline del coefficiente di laminazione e della rigidezza dell’ammortizzatore usate nel modello reale.
Anche per questo modello, come in quello precedente del carrello a ginocchio, le curve suddette provengono da un lavoro nel quale si è utilizzato il modello rigido (DYSI).
Oppure, questo andamento potrebbe dipendere dagli effetti, che ha l’elasticità della struttura nel calcolo dei carichi in gioco.
Il peso di quest’ultima affermazione verrà stabilito nei successivi capitoli relativi ai modelli con i corpi elastici.
fig.3.6 Confronto tra la forza mozzo modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a gamba telescopica
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5x 10 4 tempo(sec) F orz a (N ) ADAMS SPERIMENTALI
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fig.3.7 Confronto tra la forza totale ammortizzatore modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a gamba telescopica
fig.3.8 Confronto tra lo schiacciamento dell’ammortizzatore modello ADAMS rigido con i dati sperimentali carrello a gamba telescopica
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 1 2 3 4 5 6 7 8x 10 4 tempo(sec) F orz a (N ) ADAMS SPERIMENTALE 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 tempo(sec) S ch ia cci am en to (N ) ADAMS SPERIMENTALI
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3.3 Conclusioni
Alla luce di quanto visto nei confronti precedenti, risulta evidente come per poter descrivere il comportamento dinamico delle due architetture considerate, bisogna inserire negli schemi ADAMS i corpi elastici.
Inoltre, l’analisi effettuata mostra come in questi modelli ci sia una certa incertezza sulle spline utilizzate che descrivono i coefficienti di laminazione dell’ammortizzatore e le rigidezze dei pneumatici e dell’ammortizzatore.
Particolarmente penalizzato da tutte le approssimazioni effettuate, risulta essere il modello del carrello a ginocchio, nel quale, per la sua configurazione, gli effetti dell’elasticità hanno un peso maggiore rispetto allo schema del carrello a gamba telescopica.
L’importanza dell’elasticità, in questi schemi, può essere spiegata mediante l’attrito di strisciamento che per entrambi i modelli, risulta essere la forzante delle oscillazioni longitudinali.
Questa forza interagisce con la struttura delle due architetture di carrello considerate, provocando le oscillazioni negli andamenti di tutte le altre grandezze in gioco.
Quindi con i modelli rigidi non è possibile ottenere buone approssimazioni degli andamenti reali delle varie grandezze, che per strutture flessibili come quelle dei carrelli, risultano essere governati dagli accoppiamenti dinamici tra tutte le parti elastiche che li costituiscono.
