STUDIO DELLA RISPOSTA STRUTTURALE
DEL TELAIO E DEL FORCELLONE POSTERIORE
DI UN MOTOCICLO DUCATI IN CONDIZIONI
DI MARCIA SU STRADA
Candidato:
Giacomo PERNA
Relatore:
Chiar.mo prof. Ing. Giorgio BARTOLOZZI
Correlatore:
Chiar.mo prof. Ing. Luca PIANCASTELLI
Ing. Stefano CASSANI
1
•
RILIEVI SPERIMENTALI SU MOTOCICLO STRUMENTATO IN
CONDIZIONI DI MARCIA SU STRADA
•
INDIVIDUAZIONE DI TUTTI I CARICHI TRAMITE MODELLO
MULTY-BODY MSC ADAMS
•
VERIFICHE DI RESISTENZA TRAMITE ANALISI FEM
•
INDIVIDUAZIONE DEI MODI DI VIBRARE
2
STRUMENTAZIONE DEL TELAIO
DELLA FORCELLA ANTERIORE
E DEL FORCELLONE POSTERIORE
CON ESTENSIMETRI
3
PROCEDURA DI MONTAGGIO DEGLI
ESTENSIMETRI
• PREPARAZIONE DELLA SUPERFICIE
• INCOLLAGGIO DELL’ESTENSIMETRO
• PREPARAZIONE DEL CABLAGGIO
• L’APPLICAZIONE DELLE PROTEZIONI
4
1
M = Estensimetro
monodirezionale
M2
R = Rosetta
R3
M4
M6
PUNTI SCELTI PREVIA
ANALISI FEM
R9
M7
R1
M5
M14
R11
EP
M8
M12
5
R7
M4
M = Estensimetro
monodirezionale
R = Rosetta
PUNTI SCELTI PREVIA
ANALISI FEM
R6
R2
R5
R3
R8
R1
M9
6
M = Estensimetro
monodirezionale
PUNTI SCELTI PREVIA
ANALISI FEM
M2
R3
R = Rosetta
M1
M2
M1
R3
7
0,81 x 1,52 mm
0,79 x 0,79 mm
0,38 x 0,51 mm
8
STRUMENTAZIONE
DEL MOTOCICLO
CON POTENZIOMETRI
9
POTENZIOMETRI LINEARI
10
STRUMENTAZIONE DEL MOTOCICLO CON :
• SENSORI DI PRESSIONE PINZE DEI FRENI
• SENSORE DI VELOCITA’
• SENSORE DI APERTURA VALVOLA A
FARFALLA
• SENSORE VELOCITA’ ANGOLARE MOTORE
11
SENSORI DI PRESSIONE PINZE DEI
FRENI
12
SENSORE DI VELOCITA’
13
- SENSORE DI APERTURA VALVOLA A
FARFALLA
- SENSORE VEL. ANGOLARE MOTORE
14
CENTRALINA DI ACQUISIZIONE
DATI
15
Pulsante Trigger
16
SCHEMA DELLA STRUMENTAZIONE COMPLETA
Batteria interna
Pulsante-Trigger
Estensimetri
PC Portatile
Sensore Giri Motore
Batteria
ESAM Traveller
Motociclo 12V
Sensore Velocità
Potenziometri
TrasformatoreStabilizzatore
12V - 5V
Sensori Freni
Alimentazione
Sensore Farfalla
Segnale Analogico
Digitale
17
PROVE SPERIMENTALI
SU CIRCUITO INTERNO ALLO
STABILIMENTO DUCATI
18
IL CIRCUITO
Rallentatore
5 cm
Gradino
5 cm
Rallentatore
5 cm
Dimensioni :
50 x 20 [m]
START
Pavé
Rallentatore
3,5 cm
Gradino
3,5 cm
Rallentatore
3,5 cm
19
RISULTATI DELLE PROVE
SPERIMENTALI
20
Fa1
E6
R3
EP
R1
21
ESTENS PUNTONE
POT ANT
POT POST
22
ESTENS PUNTONE
POT ANT
POT POST
23
Grazie alle informazioni ottenute dall’estensimetro posto sul puntone
della sospensione posteriore si è potuto risalire alla forza agente su
tale componente utile per la verifica di resistenza delle strutture e per
la validazione del modello MULTY-BODY
σ=ε·E
F=σ·A
Evento
με [microdef.]
Tensioni [Pa]
Forza [N]
Gradino 5 cm 40 km/h
744 · 10-6
54˙312˙000
13˙056,94425
Gradino 3,5 cm
70 km/h
520 · 10-6
37˙960˙000
9˙125,82125
Gradino 5 cm 30 km/h
498 · 10-6
36˙354˙000
8˙739,7288125
Rallentatore 3,5 cm
70 km/h
451 · 10-6
32˙923˙000
7˙914,89496875
Rallentatore 5 cm
30 km/h
408 · 10-6
29˙784˙000
7˙160,25975
E = 73˙000˙000˙000 Pa
A = 0,00024040625 m²
24
ESTENS 6 TELAIO
POT ANT
POT POST
25
ESTENS 6 TELAIO
POT ANT
POT POST
26
ESTENS Fa D1 FORC
POT ANT
POT POST
27
ESTENS Fa D1 FORC
POT ANT
POT POST
28
ESTENS Fa D1 FORC
POT ANT
POT POST
29
GIRI MOTORE
ESTENS PUNTONE
5˙084,7 rpm
30
Grazie al sensore conta giri motore si è trovato il valore della forza del tiro
catena nel momento di impatto contro il gradino di 5 cm utile per la verifica
di resistenza del forcellone.
7,8 · 9,81 = 76,518 N·m
76,518 76,518
=
= 728,74 N
rc
0,105
9,5
9
8,5
8
7,8
7,5
7
6,5
6
kgm ISO
T=
Coppia Monster S4R
5,5
5
2500
3500
4500
5500
5084,7
6000
6500
7000
7500
8000
8750
9250 10000
RPM
Coppia corretta alla ruota
31
ANDAMENTO DELLE PRESSIONI NELLE PINZE FRENI
6,9267 bar
32
ANDAMENTO DELLE PRESSIONI NELLE PINZE FRENI
6,148 bar
33
Forze in frenata
395,6 N
246 N
34
NELL’INDUSTRIA DEI TRASPORTI, LA NECESSITA’ DI
COMPETERE IN UN MERCATO CARATTERIZZATO
DA COMPETITORI SEMPRE PIU’ AGGUERRITI,
SPINGE LE AZIENDE AD UN’AZIONE VOLTA ALLA
RIDUZIONE DEL TEMPO DI SVILUPPO DEL
PRODOTTO
PROTOTIPAZIONE VIRTUALE
35
LA PROTOTIPAZIONE VIRTUALE RICHIEDE:
• L’INDIVIDUAZIONE DEI CARICHI AGENTI
SUI COMPONENTI
• LA CREAZIONE DI UN MODELLO
GEOMETRICO VIRTUALE DI OGNI
SINGOLO COMPONENTE
• L’APPLICAZIONE SUL MODELLO
VIRTUALE DEI VINCOLI E DEI CARICHI
• LA VERIFICA DI RESISTENZA DEI
COMPONENTI IN ESAME
36
PER INDIVIDUARE I CARICHI AGENTI
SUI SINGOLI COMPONENTI CI SI
AVVALE DI UN
MODELLO DINAMICO
MULTI-BODY
37
CON IL MODELLO DINAMICO
SI POSSONO INDIVIDUARE:
• SPOSTAMENTI
• VELOCITA’
• ACCELERAZIONI
• FORZE
AGENTI SUI VARI COMPONENTI
38
PROCEDURA:
• COSTRUZIONE DEL MODELLO DINAMICO
• DEFINIZIONE DEI VINCOLI CINEMATICI
• IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI MOTO
• ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
39
COSTRUZIONE DEL MODELLO
40
DEFINIZIONE DEI VINCOLI
41
IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI
SPOSTAMENTO
1)
INDIVIDUAZIONE DELL’EVENTO DA SIMULARE
2)
3)
FILTRAGGIO DEL SEGNALE ACQUISITO DAI
POTENZIOMETRI
ASSEGNAZIONE DELLA LEGGE DI MOTO AL MODELLO
42
IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI
SPOSTAMENTO
1)
2)
INDIVIDUAZIONE DELL’EVENTO DA SIMULARE: Attraversamento del gradino di 5 cm a 40 km/h
FILTRAGGIO DEL SEGNALE ACQUISITO DAI POTENZIOMETRI
43
IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI SPOSTAMENTO
3)
ASSEGNAZIONE DELLA LEGGE DI SPOSTAMENTO AL MODELLO
44
IMPOSIZIONE DELLA LEGGE DI
SPOSTAMENTO
45
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h
Andamento della velocità ed accelerazione angolare del forcellone
296 gradi/s
0,304 s
8˙943 gradi/s²
0,304 s
46
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h
Andamento delle forze che il puntone esercita sul forcellone
13˙071 [N]
6˙215
6˙215
[N][N]
Forza effettiva misurata con
estensimetri = 13˙057
-11˙499
-11˙499
[N]
[N]
0,304 s
47
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
13˙071 [N]
48
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h
Forze che la sospensione esercita sul forcellone
10˙454 [N]
517 [N]
-10˙442 [N]
0,304 s
49
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
10˙454 [N]
50
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h
Andamento delle reazioni che il gradino esercita sul forcellone
4˙313 [N]
4˙308 [N]
-206 [N]
0,304 s
51
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
4˙313 [N]
52
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h
Andamento delle forze che il bilanciere esercita sul telaio
22˙951 [N]
21˙941 [N]
-6˙734 [N]
0,304 s
53
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
22˙951 [N]
54
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
ATTRAVERSAMENTO DEL GRADINO DI 5 CM A 40 km/h
Andamento delle forze che la forcella anteriore esercita sul telaio
5˙045 [N]
4˙481 [N]
2˙400 [N]
2˙136 [N]
1˙095 [N]
2˙318 [N]
0,1583 s
0,304 s
55
ACQUISIZIONE DEI RISULTATI
5˙045 [N]
2˙400 [N]
56
COSTRUZIONE DEL
MODELLO GEOMETRICO
VIRTUALE
57
58
59
60
61
62
63
64
65
LE VERIFICHE DI RESISTENZA
66
123˙960 ELEMENTI
249˙684 NODI
67
68
69
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
Acciaio Strutturale
Fe 510 UNI7746
70
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
71
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
σsnervamento = 295 MPa
σrottura = 610 MPa
72
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
σsnervamento = 295 MPa
σrottura = 610 MPa
73
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
σsnervamento = 295 MPa
σrottura = 610 MPa
74
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
σsnervamento = 295 MPa
σrottura = 610 MPa
75
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
σsnervamento = 295 MPa
σrottura = 610 MPa
76
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
σsnervamento = 295 MPa
σrottura = 610 MPa
77
186˙969 ELEMENTI
320˙994 NODI
78
79
80
81
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
G Al Si 7 Mg 0.3
σsnervamento = 210 MPa
σrottura = 290 MPa
82
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
G Al Si 7 Mg 0.3
σsnervamento = 210 MPa
σrottura = 290 MPa
83
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
G Al Si 7 Mg 0.3
σsnervamento = 210 MPa
σrottura = 290 MPa
84
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
G Al Si 7 Mg 0.3
σsnervamento = 210 MPa
σrottura = 290 MPa
85
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
G Al Si 7 Mg 0.3
σsnervamento = 210 MPa
σrottura = 290 MPa
86
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
G Al Si 7 Mg 0.3
σsnervamento = 210 MPa
σrottura = 290 MPa
87
SOLLECITAZIONE EQUIVALENTE ( VON MISES )
G Al Si 7 Mg 0.3
σsnervamento = 210 MPa
σrottura = 290 MPa
88
MODI DI VIBRARE DEL TELAIO
89
90
91
92
93
94
95
MODI DI VIBRARE DEL
FORCELLONE
96
97
98
99
100
101
102
RINGRAZIAMENTI
Prof BARTOLOZZI Giorgio
Prof PIANCASTELLI Luca
Ing CASSANI Stefano
Dir Produz Veicolo Ducati Ing FORNI Andrea
Dir Reparto Esperienze Ing GESI Andrea
Tutto la Staff di Ingegneri e Tecnici del Reparto
Esperienze Veicolo Ducati
Il Driver CONCORDIA Mario
103