Prof. C. Brutti - Ing. M. E. Biancolini - Ing. F. Renzi - Ing. S. Porziani

1. Indagine Sperimentale e Numerica sulle Caratteristiche degli Pneumatici per Go Kart da Competizione Prof. C. Brutti - Ing. M. E. Biancolini - Ing. F. Renzi - Ing. S. Porziani

2. Oggetto e Scopo • Caratterizzazione di pneumatici da gara per go kart mediante l’analisi dell’impronta a terra • Raffronto tra risultati ottenuti per via numerica e dati sperimentali al variare della pressione di gonfiaggio

3. Pneumatici per go kart • Assenza di sospensioni • I trasferimenti di carico e l’handling del veicolo sono demandati al telaio e agli pneumatici • La rigidezza radiale dello pneumatico è un parametro di interesse nel set up del veicolo

4. Test in Laboratorio • Macchina di trazione equipaggiata con cella di carico da 5 kN • Piastra in acciaio per la rappresentazione del terreno • Gomito in acciaio con cuscinetti e attacchi di un go kart • Ogni pneumatico è stato equipaggiato con il proprio cerchio per facilitare il montaggio sulla macchina Parametri macchina: • Precarico: 1 N • Carico limite: 1200 N • Velocità di prova: 1 mm/min

5. Test in Laboratorio • Tipologie di pneumatici testati: • Maxxis HG1 e HG2 • Anteriore e Posteriore • Range di pressioni da 0,6 bar a 1,2 bar con incrementi di 0,2 bar

6. Test in Laboratorio • L’analisi delle impronte è stata effettuata realizzando un telaio da applicare alla macchina con una lastra di vetro e uno specchio inclinato a 45° Parametri macchina: • Precarico: 1 N • Carico limite: 1200 N • Velocità di prova: 1 mm/min

7. Modello Numerico • Software utilizzati: Femap e Nastran • Elementi di tipo “solid” • Cerchio rappresentato con elementi di tipo “rigid” • Contatto simulato con elementi di tipo “slide lines” I dati relativi ai materiali sono stati ricavati da rilievi sperimentali effettuati su campioni di mescola HG 3:

8. Modello Numerico • Analisi di tipo statico non lineare • Simulazione del gonfiaggio dello pneumatico e successivo schiacciamento • Vincoli applicati in modo da simulare le reali condizioni di montaggio • Estrazione dell’impronta a terra mediante una sezione posta a 1/100 di millimetro dalla superficie del terreno

9. Risultati sperimentali • Curve caratteristiche degli pneumatici testati: • HG1 anteriore • HG1 posteriore

10. Risultati sperimentali • Curve caratteristiche degli pneumatici testati: • HG2 anteriore • HG2 posteriori

11. Risultati sperimentali • Andamento della rigidezza al variare della pressione di gonfiaggio: • Pneumatici anteriori • Pneumatici posteriori

12. Risultati sperimentali • Progressione sperimentale delle impronte: HG1 Anteriore 0,6 bar 1,2 bar

13. Risultati sperimentali • Progressione sperimentale delle impronte: HG1 Posteriore 0,6 bar 1,2 bar

14. Risultati numerici Risultati ottenuti con il modello numerico dello pneumatico: deformazioni

15. Conclusioni • I risultati del modello numerico sono in buon accordo con quelli sperimentali, reperibili in: R. Baudille, M.E. Biancolini, C. Brutti, L. Reccia - “Analisi integrata multi-body FEM del comportamento dinamico di un kart”, Atti del convegno AIAS, Alghero, Ottobre 2001. • Per gli pneumatici posteriori la mescola HG1 risulta più rigida della HG2 e meno rigida della HG3; il modello numerico rispetta questo andamento. • L’andamento regolare dei dati del modello numerico è da imputare alle approssimazioni introdotte in fase di modellazione dei materiali e all’aver considerato lineare il comportamento della gomma in un range di carichi troppo ampio.

16. Conclusioni • La zona di contatto pneumatico-suolo, come prevedibile, diminuisce all’aumentare della presisone di gonfiaggio. • Al diminuire della pressione e all’aumentare del carico a seguito dell’aumentare della zona di contatto si verifica un inarcamento delle regioni laterali del battistrada con conseguente perdita di contatto:

17. Conclusioni • Differenze tra modelli numerici e risultati sperimentali dovute alle approssimazioni effettuate sui modelli. • Le due mescole testate hanno un comportamento diverso dovuto alla differente struttura: la HG1 (più rigida) mantiene la sua forma all’aumentare del carico, la HG2 subisce degli increspamenti a causa della maggiore cedevolezza.

18. Sviluppi Futuri • Affinamento della modellazione dei materiali nel modello numerico • Introduzione delle non linearità nel comportamento della gomma dello pneumatico • Valutazione dell’influenza dell’angolo di camber • Valutazione dei carichi agenti sullo pneumatico derivanti dalle condizioni di marcia • Nuovi test sperimentali su pneumatici “Le Cont”

19. Indagine Sperimentale e Numerica sulle Caratteristiche degli Pneumatici per Go Kart da Competizione Prof. C. Brutti - Ing. M. E. Biancolini - Ing. F. Renzi - Ing. S. Porziani