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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

The study of vehicle dynamics has been widely improved by the use of numerical simulation, in particular related to the several possibilities associated to complicated and representative models. In the context of the evolution of optimization methods applied to vehicle dynamics, a methodology development able to establish the design actions and requirements related to the vehicle has been proposed. Several numerical tools were used in the system modeling and analysis through the multibody technique, finite element method and numerical optimization. An intense effort was made to build a computational model of a real vehicle which was similar to the final intended design. That involves, three-dimensional component models, validation of the dynamic behavior using experimental tests under several operation conditions, experimental determination of physical properties like inertia tensor, stiffness and damping. The vehicle model was refined by considering the chassis flexibility. After the modeling and validation steps, the main aspects of the vehicle dynamics were analyzed taking into account comfort and performance. These aspects were used in the formulation of multidisciplinary and multi-objective optimization problems in order to obtain a better vehicle configuration. The design variables used in the problems are related to characteristic properties of components and systems, in which were applied meta-modeling techniques. At last, we have the final considerations and conclusions of the proposed and accomplished work.

O estudo do comportamento dinâmico de veículos tem sido amplamente beneficiado com o uso da simulação computacional, em relação principalmente às possibilidades de análise de modelos numéricos mais complexos e representativos da realidade. Neste contexto de evolução dos métodos de otimização automática aplicados na dinâmica de veículos, foi proposto o desenvolvimento de uma metodologia que estabeleça as ações e critérios associados ao projeto de um veículo. Para tanto, são utilizadas várias ferramentas computacionais responsáveis pela modelagem de componentes e análise segundo as técnicas de multicorpos, elementos finitos e otimização numérica. Neste sentido, faz-se um intenso esforço para elaborar um modelo numérico de um veículo real com características semelhantes à do projeto pretendido. Isto envolve a definição de modelos tridimensionais dos componentes, a verificação de seu comportamento em dinâmica vertical através de medição em campo considerando várias condições de excitação e na determinação experimental de parâmetros de inércia, rigidez e amortecimento. Um refinamento aplicado ao modelo multicorpos do veículo é feito através da inclusão da flexibilidade do chassis. Com a finalização do modelo e sua validação experimental, volta-se para a etapa em que são analisados vários aspectos do comportamento dinâmico como conforto e desempenho. Estes aspectos foram usados na formulação de problemas de otimização multi-disciplinar e multi-objetivo visando a definição de uma configuração de projeto para o veículo com desempenho superior. Como variáveis de projeto foram modificadas várias características dos componentes e sistemas do modelo, a partir das quais foram utilizadas metodologias de metamodelagem. Por fim, são feitas as considerações finais e conclusões com respeito ao trabalho proposto e realizado.

Doutor em Engenharia Mecânica