Riassunto analitico
Il presente lavoro di tesi nasce dalla collaborazione tra Maserati S.P.A., nello specifico la divisione Brakes del dipartimento Chassis ed il Muner, Motorvehicle University of Emilia Romagna.
L’obiettivo è la ricerca di una metodologia standardizzabile in grado di predire la durata del materiale d’attrito del sistema frenante di un autoveicolo. Tale metodologia deve inserirsi nella fase primordiale dello sviluppo, quando pur essendo noti solo alcuni parametri di impostazione, è necessario definire delle soluzioni progettuali.
Nel corso dello sviluppo di una vettura i componenti del sistema frenante sono oggetto di numerosi test sperimentali volti all’omologazione, oltre che alla validazione in termini di performance e comfort. La loro modellazione virtuale garantisce dinamicità e flessibilità alla progettazione, permettendo di valutare, in assenza dell’esistenza fisica dei componenti, quali siano le soluzioni più indicate.
La soluzione proposta si avvale di due procedure principali, una sperimentale ed una di calcolo. Nella prima viene caratterizzato il comportamento all’usura di un database di materiali al variare delle condizioni di esercizio, nella seconda viene generata una rappresentazione virtuale del percorso standard Maserati finalizzato alla validazione del materiale d’attrito. Attraverso l’utilizzo di un modello matematico del veicolo vengono simulate le sollecitazioni meccaniche e termiche a cui è sottoposto il materiale lungo il suddetto percorso.
Dalle sollecitazioni ottenute dalla simulazione virtuale e dalla interpolazione dei risultati della caratterizzazione, specifica per materiale, viene generata una previsione di durata kilometrica del materiale d’attrito. La procedura di calcolo può essere eseguita in iterazione al fine di trovare la miglior soluzione in termini di dimensionamento dell’impianto frenante e scelta del materiale, nell’ottica di una ottimizzazione tra performance, durata del componente e costi.
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Abstract
The following thesis arises from the collaboration between Maserati S.P.A., specifically the Brakes division of the Chassis department and Muner, Motorvehicle University of Emilia Romagna.
The objective is the research of a standardizable methodology able to predict the lifespan of the friction material of a car's braking system. This methodology must be inserted in the initial phase of development when, even though few setting parameters are known, it is necessary to define some design solutions.
During the development of a car, the components of the braking system are subjected to numerous experimental tests turned to homologation, as well as validation in terms of performance and comfort. The test virtual modelling guarantees dynamism and flexibility to the design, allowing to evaluate, in the absence of the physical existence of the components, which are the most suitable solutions.
The proposed solution makes use of two main procedures, one experimental and one mathematical. In the first one, the wear behaviour of a database of materials is characterised as the operating conditions change. In the second one, is generated a virtual representation of Maserati's standard path for the validation of friction materials. Using a mathematical model of the vehicle, are simulated the mechanical and thermal stresses to which the material is subjected along this path.
From the stresses obtained as output of the virtual simulation and the interpolation of the result of the characterisation, specific for each material, a prediction of the friction material's lifespan could be generated. The calculation procedure can be performed in an iterative way in order to find the best solutions in terms of brake systems dimensioning and materials selection, with a view to optimizing performance, component life and costs.
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