Sviluppo di una metodologia di calcolo ad elementi finiti per la previsione dell'usura delle pastiglie di freni a disco per automobili

Automotive brake pads wear is a relevant issue concerning travel comfort and safety and vehicle performance as well as air pollution, because of the release in the environment of small size metallic particles. In recent years brakes manufacturers raised their attention to this topic because of stricter regulations regarding the quantity and type of particles allowed to be released in the environment and the achievable improvements in driving comfort. A methodology for the qualitative evaluation of wear behavior of automotive braking systems has been developed, which uses FE models capable of wear simulation created with the software Marc (Msc Sofwtare). This methodology is based on the comparison of the results of a FE calculation with a database of results, which has been created analyzing brake calipers produced in the recent years and using the same calculation settings. The choice to use FE models is justified by the opportunity to obtain valuable results within a relatively short time during the design process and without the need to produce a physical prototype.

L’usura delle pastiglie dei sistemi frenanti degli autoveicoli è un tema rilevante per la sicurezza e il comfort dei passeggeri, per le prestazioni dell’autoveicolo stesso nonché per l’inquinamento dell’aria, per via del rilascio in ambiente di particelle metalliche di piccole dimensioni. Negli ultimi anni i costruttori di sistemi frenanti hanno aumentato la loro attenzione riguardo questo tema, sia per via delle maggiori restrizioni sulla quantità e sul tipo di particelle che possono essere rilasciate nell’aria che per gli importanti miglioramenti che possono essere ottenuti nel comfort di guida. In questo lavoro di tesi è stata sviluppata una metodologia di previsione qualitativa del comportamento ad usura dei sistemi frenanti, utilizzando un modello ad Elementi Finiti in grado di simulare l’usura, creato con il software Marc (Msc Software). Tale metodologia prevede un confronto fra il risultato del calcolo FE e un database di risultati che è stato creato analizzando modelli di pinze già in serie e utilizzando le stesse impostazioni di calcolo. La scelta di utilizzare gli Elementi Finiti è motivata dalla possibilità di ottenere risultati significativi in tempi relativamente brevi già in fase di progettazione e senza la necessità di realizzare un prototipo fisico.