Modelling Articulated Vehicles with a Flexible Semi-Trailer

• Autorzy: Warwas K. , Adamiec-Wójcik I.

Warianty tytułu

Modelowanie pojazdów wieloczłonowych z uwzględnieniem podatności naczepy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a model of an articulated vehicle with a flexible frame of a semi-trailer. The rigid finite element method in a modified formulation is used for discretisation of the frame. In order to carry out effective numerical simulation, a reduced model with a considerably smaller number of degrees of freedom is proposed. The parameters of the reduced model are chosen in an optimization process by using a genetic algorithm. To this end, it is assumed that the full and reduced model have to be similar in the range of static deflections and frequencies of free vibrations. Numerical simulations are concerned with the influence of the flexibility of the frame on the motion of the articulated vehicle during an overtaking maneuver. Results are presented and discussed.

PL

W artykule przedstawiono model samochodu wieloczłonowego z uwzględnieniem podatnej ramy naczepy. Do dyskretyzacji ramy wykorzystano metodę sztywnych elementów skończonych. W celu przeprowadzenia efektywnych numerycznie symulacji dynamiki zaproponowano model uproszczony, którego ruch opisano przy pomocy znacznie mniejszej liczby stopni swobody. Parametry modelu uproszonego dobrano w procesie optymalizacji z wykorzystaniem algorytmów genetycznych zakładając, że ugięcia statyczne oraz określona liczba pierwszych częstości drgań własnych muszą być takie same w modelach uproszczonym i pełnym. Przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych dotyczące wpływu podatności ramy naczepy na ruch pojazdu podczas manewru wyprzedzania.

Słowa kluczowe

EN

rigid finite element method; overtaking maneuver; optimization; genetic algorithms

PL

metoda sztywnych elementów skończonych; manewr wyprzedzania; optymalizacja; algorytm genetyczny

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. LX, nr 3
• Strony: 389--407
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Warwas K.

• University of Bielsko-Biała, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

autor

Adamiec-Wójcik I.

• University of Bielsko-Biała, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

Bibliografia

• [1] Adamski D., Schuster C., Hiller M.: The Toolset FASIM C++ for the Simulation of Vehicle Dynamics, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences. 1999. vol.21, No. 4, pp. 683-698.
• [2] Anderson D., Schade G.: Tractor/Semi Trailer Ride Quality Prediction Using a Template Based Approach, Proc. North American MDI User Conference 2001, http://www.mscsoftware.com/support/library/conf/adams/na/2001/papers.cfm
• [3] Fraczek J.: Modeling and dynamical analysis of flexible vehicle using FEM and MS approach, Proc. 16th European ADAMS User Conference 2001, http://www.mscsoftware.com/support/library/conf/adams/euro/2001/proceedings/papers pdf/Paper 19.pdf
• [4] Cole D.J., Cebon D.: Predicting Vertical Dynamic Tire Forces of Heavy Trucks, in Kulakowski B.T.(ed.): Vehicle-Road Interaction, ASTM STP 1225, Philadelphia, pp. 27-35, 1994.
• [5] Kim S.-S., Won M.: Development of a real-time multibody vehicle and control model for a low cost virtual reality vehicle simulator: an application to adaptive cruise control, in Schiehlen W., Val´asek M., (eds.) Virtual Nonlinear Multibody Systems 2003, NATO Science Series, II. Matematics, Physics and Chemistry, vol. 103, pp. 419-426.
• [6] Grzegozek W., Adamiec-Wójcik I., Wojciech S.: Computer modelling of dynamics of vehicles, (in Polish: Komputerowe Modelowanie Dynamiki Pojazdów Samochodowych), Cracow University of Technology Publishing House, Kraków, 2003.
• [7] Yi T.Y.: Vehicle Dynamic Simulations Based on Flexible and Rigid Multibody Models, SAE Paper No. 2000-01-0114, Society of Automotive Engineers, Detriot, 2000.
• [8] Adamiec-Wójcik I.: Modelling dynamics of multibody systems using homogenous transformations, University of Bielsko-Biała Publishing House, Bielsko-Biała, 2003.
• [9] Lozia Z.A.: Analysis of biaxial car motion based upon dynamic models, (in Polish Analiza ruchu samochodu dwuosiowego na tle modelowania jego dynamiki) Warsaw University of Technology Publishing House, Warszawa, 1998.
• [10] Gronowicz A.: Fundamentals of analysis of kinematical systems (in Polish Podstawy analizy układów kinematycznych), Wroclaw University of Technology Publishing House, Wrocław, 2003.
• [11] Kruszewski J., (ed): Rigid finite element method (in Polish: Metoda sztywnych elementów skończonych), Arkady, Warszawa, 1975.
• [12] Wittbrodt E., Adamiec-Wójcik I., Wojciech S.: Dynamics of flexible multibody systems: rigid finite element method, Springer Verlag, Berlin, 2006.
• [13] Leyko J.: Mechanics (in Polish: Mechanika ogólna), PWN, Warszawa, 2006.
• [14] Warwas K.: Analysis and control of motion of articulated vehicles with consideration of flexible elements (in Polish: Analiza i sterowanie ruchem pojazdów wieloczłonowych z uwzględnieniem podatności elementów), PhD Thesis, University of Bielsko-Biała, 2007.
• [15] Wojciech S.: Dynamic analysis of manipulators with flexible links, Archive of Mechanical Engineering 1990, Vol. XXXVII. No.3, pp. 169-188.
• [16] Grzegozek W.: Modelling dynamics of a vehicle with stability control of braking forces, (in Polish: Modelowanie dynamiki samochodu przy stabilizującym sterowaniu siłami hamowania), Cracow University of Technology Publishing House, Kraków, 2003.
• [17] Kruszewski J., Sawiak S., Wittbrodt E.: Rigid finite element method in dynamics of construction (in Polish: Metoda sztywnych elementów skończonych w dynamice konstrukcji), WNT, Warszawa, 1999.
• [18] Goldberg D.E.: Genetic algorithms and their application, (in Polish: Algorytmy genetyczne i ich zastosowania), WNT, Warszawa, 1995.
• [19] Koza J.R.: Genetic Programming, On the Programming of Computers by Means of Natural Selection, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 1998.
• [20] Rothlauf F.: Representations for Genetic and Evolutionary Algorithms, Springer-Verlag, Netherlands, 2006.