Parametric optimization of an off-road car suspension system aiming for a compromise between comfort and safety - Bortolon, Wander Carlos (2022)
Este trabalho aborda o desenvolvimento de um método de otimização paramétrica aplicado a um sistema de suspensão de carros off-road visando um compromisso entre conforto e segurança, respeitando restrições funcionais como deflexão máxima da suspensão e dos pneus, e tendência de sobreviragem nas curvas. Foi considerada a dinâmica vertical do veículo para avaliar os critérios de conforto e segurança, a suspensão e a deflexão dos pneus em diferentes condições operacionais: movimento retilíneo uniforme; frenagem; curvas; e aceleração. Os pneus foram submetidos à excitação de base, obtida a partir da Densidade Espectral de Potência (PSD) da estrada. A tendência do comportamento de sobreviragem nas curvas foi medida comparando a rigidez de torção frontal e traseira. O Método dos Elementos Finitos (MEF) é utilizado para resolver o problema de equilíbrio necessário para avaliar os critérios de conforto e segurança, bem como as restrições funcionais. As variáveis de projeto consideradas na otimização paramétrica foram a rigidez das molas e dos pneus e o amortecimento dos amortecedores. O algoritmo de otimização utilizado foi uma versão modificada do Particle Swarm Optimization (PSO). Os resultados obtidos para um carro real (da equipe UDESC Baja) mostram uma melhora significativa de66,2% no conforto e 47,8% no critério de segurança, o que significa uma melhora total de57,02% na função objetivo com os parâmetros escolhidos para o caso estudado. Observou-se também que a melhor solução foi alcançada com uma pequena variação, inferior a 2%, após rodar o programa várias vezes. Pode-se concluir que com o método de otimização desenvolvido é possível obter resultados consistentes desde que alguns cuidados relacionados à formulação proposta sejam tomados ao representar o modelo por MEF. Esses cuidados foram discutidos, seguidos de sugestões para trabalhos futuros a fim de aprimorar a metodologia em termos de confiabilidade e redução de custo computacional