Riassunto analitico
Lo scopo principale della tesi è la definizione di una metodologia affidabile e ripetibile per la modellazione di pneumatici da ciclismo. Il modello a elementi finiti è basato sulla procedura sviluppata dall’azienda Pirelli Tyre per l’analisi di pneumatici per veicoli e motocicli, adattata tenendo conto delle caratteristiche dell’ambito ciclistico. Questo strumento permette di caratterizzare un copertone da ciclismo dal punto di vista statico, in termini di forma del profilo in gonfiata, analisi dell’impronta di contatto e rigidezza verticale e laterale, e dal punto di vista dinamico, costruendo le curve di deriva a diversi angoli di camber, carichi verticali e pressioni. Nel corso dell’ultimo secolo, è stato mostrato un forte interesse per lo studio della dinamica della bicicletta. In aggiunta, l’interazione tra pneumatico e strada è fondamentale per ottenere risultati vicini al comportamento reale. Questo modello a elementi finiti può quindi essere utilizzato per popolare un modello matematico, o multy-body, della dinamica della bicicletta. Grazie all’esperienza e alle strutture disponibili in Pirelli Tyre, il modello è stato validato mediante una campagna di test sperimentali. Sfortunatamente, non è stato possibile caratterizare dinamicamente lo pneumatico, a causa della mancanza di un macchinario adeguato per questo tipo di test. Nel Capitolo 1 è presente una breve revisione della letteratura, focalizzandosi su articoli inerenti alla modellazione della dinamica della bicicletta e ai modelli a elementi finiti di pneumatici per automobili. Questa trattazione rende evidente la mancanza di un lavoro simile in letteratura. Nel Capitolo 2 il modello a elementi finiti e la campagna sperimentale vengono descritti. Nel Capitolo 3 i risultati sono discussi e paragonati con i dati sperimentali. L’influenza di diversi angoli della tela di carcassa e di differenti condizioni di utilizzo (come la pressione di gonfiaggio e il carico verticale) sono inoltre affrontate.
|
Abstract
The main objective of this work is to define a reliable and repeatable methodology for modelling bicycle tyres. The finite element model is based on the procedures developed by the company Pirelli Tyre for analysing vehicle and motorcycle tyres and adapted to bicycle requirements. This tool gives the possibility to characterise a bicycle tyre statically, in terms of shape of the inflated profile, footprint analysis and vertical and lateral stiffness, and dynamically, building up the curves relating lateral force and side slip angle at different camber angles, vertical loads and inflation pressures.
A lot of interest has been displayed for the study of bicycle dynamics in the last century. Moreover, the interaction between tyre and ground is fundamental to obtain realistic results. Consequently, this finite element model can represent an important source of data for populating a mathematical or multy-body model of bicycle dynamics. Thanks to the know-how and the equipment available in Pirelli Tyre, the model was validated through an experimental testing campaign. Unfortunately, dynamic characteristics could not be assessed, because of the lack of a suitable test rig.
In Chapter 1 a brief literature review is presented, focused on dynamic modelling of bicycles and finite element analysis of car tyres. This overview highlights the absence of this kind of analysis in literature. In Chapter 2 finite element model and experimental tests are described. In Chapter 3 the results are presented and compared to experimental ones. The influence of the ply angle and different working conditions (inflation pressure and vertical load) is also discussed.
|