• Bouc-Wen
• hysteresis
• isteresi
• multibody
• pneumatico
• rigid ring
• tire

La tesi condotta in collaborazione con l’azienda Bolognese Toyota Material Handling Italia (TMHIT) ha l’obiettivo di ottenere una modellazione numerica del comportamento dinamico radiale delle gomme di un carrello elevatore. Per lo scopo sono state caratterizzate in laboratorio le ruote anteriori e posteriori del veicolo X265 dell’azienda TMHIT. Sono stati condotti test statici e dinamici su un banco prova presso l’officina meccanica dell’Università di Pisa. I test sono stati effettuati in controllo di spostamento su una macchina idraulica (Schenck) in grado di monitorare lo spostamento tramite un trasduttore lineare e la forza mediante una cella di carico. Una volta ottenuti i risultati in termini di forza-spostamento, sono stati fittati con il software Matlab, utilizzando tre modelli analitici per la modellazione delle caratteristiche costitutive della gomma. I modelli in questione sono i seguenti: modello k-c, modello Bouc-Wen e modello Bouc-Wen con smorzatore viscoso. In particolare il modello Bouc-Wen, come ampiamente dimostrato in letteratura, è in grado di modellare l’isteresi e il comportamento non lineare di materiali e strutture soggette a deformazioni cicliche. Il fitting è stato effettuato sfruttando la funzione Matlab lsqnonlin in grado di risolvere problemi ai minimi quadrati non lineari. La funzione da ottimizzare è stata individuata come differenza tra i dati sperimentali e i dati ottenuti dai modelli imponendo gli stessi spostamenti. Un primo confronto tra questi modelli è stato possibile dall’errore residuo post ottimizzazione. Il modello k-c risulta il modello più penalizzato, mentre i modelli Bouc-Wen mostrano entrambi ottime prestazioni. In particolare il modello k-c non è in grado di modellare l’isteresi statica e l’incremento di rigidezza nei test dinamici osservati nella campagna sperimentale condotta al banco prova. Questi modelli, una volta ottenuti i set di parametri risolvendo il problema di fitting, sono stati implementati all’interno del modello multibody del veicolo oggetto dello studio. Le ruote di questo veicolo sono state modellate con schema Rigid Ring (RR), secondo il quale lo pneumatico è semplificato come un anello rigido connesso al centro ruota tramite due elementi di forza: uno verticale e uno longitudinale, secondo il sistema di riferimento del veicolo. Per ogni modello è stata effettuata la simulazione del test di attraversamento di un ostacolo di altezza 22 mm. Questo test consiste nell’accelerare il veicolo fino a una velocità di crociera di 20 km/h alla quale si verifica l’impatto con l’ostacolo posto ortogonalmente alla direzione del moto. Lo stesso test è stato effettuato in una campagna sperimentale svolta presso TMHIT nella quale il veicolo è stato dotato di accelerometri MEMS (MicroElectroMechanical Systems) posti sia all’anteriore che al posteriore. I segnali ottenuti da questi accelerometri rappresentano il riferimento per il confronto tra i modelli ottenuti con il fitting. Stabilendo un KPI (key performance indicator) che valutasse le differenze dei segnali ottenuti tramite simulazione e sperimentalmente sia nel dominio del tempo che della frequenza, è stato possibile stabilire quale dei tre modelli fosse più adatto per il caso studio. Il modello Bouc-Wen e in particolare modo il modello Bouc-Wen con smorzatore viscoso, risulta essere il più efficace secondo il criterio introdotto dal KPI, mostrando ottime prestazioni soprattutto per quanto riguarda i segnali dell’accelerometro posteriore.