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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2012.tde-03072013-113652
Documento
Autor
Nome completo
Felipe Pereira Marchesin
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2012
Orientador
Banca examinadora
Barbosa, Roberto Spinola (Presidente)
Canale, Antonio Carlos
Fleury, Agenor de Toledo
Título em português
Análise de desempenho de veículos do tipo Formula.
Palavras-chave em português
Dinâmica veicular
Engenharia automotiva
Veículos de competição
Resumo em português
O indicador de desempenho de um veículo de competição é o tempo gasto para completar uma volta em um circuito. Para minimizar esse tempo o engenheiro de pista pode modificar diversos parâmetros do veículo. A identificação de qual parâmetro será modificado é feita através da percepção do piloto (análise qualitativa) e pela interpretação dos dados colhidos pelos sensores instalados no veículo (análise quantitativa) durante testes. O presente trabalho apresenta algoritmos para análise de desempenho de veículos de competição do tipo Formula em diferentes manobras (aceleração em linha reta, frenagem e curva) e para simulação de uma volta completa em um circuito fechado. Cada algoritmo possui indicadores diretos e indiretos de desempenho, auxiliando na avaliação do comportamento do veículo. A simulação em circuito fechado é dividida em três partes: (1) obtenção da geometria do circuito de forma indireta, (2) levantamento do envelope de limite de desempenho do veículo e (3) simulação de uma volta no circuito. No cálculo é utilizado um modelo matemático não-linear de veículo com seis graus de liberdade, mais quatro graus de liberdade de rotação para os conjuntos roda/pneu. Para a validação do método, o modelo matemático foi concebido com as propriedades de um veículo de Formula 3 (incluindo dados de ensaio em túnel de vento e de bancada de testes de pneus). Os resultados da simulação foram comparados com informações experimentais medidas no veículo completo, trafegando em pista, validando o modelo. Com esse modelo, os algoritmos de desempenho e indicadores apresentados são utilizados para análise de sensibilidade de um parâmetro da configuração do veículo.
Título em inglês
Formula type vehicle performance analysis.
Palavras-chave em inglês
Automotive engineering
Competition vehicle
Vehicle dynamics
Resumo em inglês
The final race car performance goal is the time spent to complete a full lap in a circuit. In order to minimize this lap time engineers can modify several vehicle parameters (setup change). The choice of which parameter will be modified is done analyzing drivers opinion (qualitative analysis) and vehicle sensors data storaged during track testing (quantitative analysis). This work presents a simulation algorithm for Formula type vehicle performance evaluation for different single maneuvers (straight line acceleration, braking and cornering) and lap time simulation. Each algorithm presents its own direct and indirect performance indexes, supporting vehicle behavior evaluation. The lap time simulation algorithm is divided in three parts: (1) indirect race track geometry recreation, (2) vehicle performance envelope and (3) lap time simulation. For this calculation it is used a six degree of freedom non-linear mathematical model for vehicle sprung mass and four rational degree of freedom for the rim/tires set. For algorithm and model validation a Formula 3 vehicle mathematical model was build (including wing tunnel and tire testing data). The simulation results were compared against experimental data from a full lap in a circuit, resulting in a validated mathematical model. With this model, the single maneuver performance algorithm and their indexes were executed for a single vehicle parameter sensibility analysis.
 
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Data de Publicação
2013-07-11
 
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