Modellazione termoelastica di un sistema frenante per vettura da competizione

This thesis work is focused on the development of a thermoelastic model of a brake system. The first part of this work describes the Dymola® models considered in previous thesis works and used to develop the new models. In particular, the study done on the occurrence of frictionally excited thermoelastic instability (TEI) excludes the possibility that this phenomenon takes place. Successively, the new developments done on the model are introduced: the contact stiffness calculation method, the formulation of the friction law as a function of pressure, angular velocity and temperature, the new constraining method for flexible bodies, the modified thermal models of pad and calipers. These Dymola® blocks have been implemented in different models and in the complete disc brake model, so that their impact on the computational times and the accuracy of their results have been evaluated; in particular a consistent increment of the computational times has been noticed with the introduction of the flexible pad model. Finally, a sensitivity analysis has been done on the friction model's parameters, so that we can understand which coefficients have the largest impact on results in terms of components' temperature and generated braking torque.

Questo lavoro di tesi è focalizzato sullo sviluppo di un modello termoelastico di un impianto frenante. La prima parte del lavoro descrive i modelli Dymola® considerati in precedenti lavori di tesi e utilizzati per lo sviluppo dei nuovi modelli. In particolare, lo studio effettuato sull'insorgenza dell'instabilità termoelastica eccitata dall'attrito (TEI) ha permesso di escludere il verificarsi di questo fenomeno. Successivamente sono esposti i nuovi sviluppi introdotti nel modello: il metodo di calcolo per le rigidezze di contatto, la formulazione della legge di attrito funzione di pressione, velocità angolare e temperatura, il nuovo vincolamento degli elementi flessibili, i modelli termici della pastiglia e della pinza modificati. Implementati in diversi modelli, questi nuovi blocchi Dymola® sono introdotti nel modello completo di freno a disco, in modo tale da poterne valutare l'effetto sui tempi di calcolo e sull'accuratezza dei risultati ottenuti; si è in particolare evidenziato un consistente incremento dei tempi di calcolo con l'introduzione del modello di pastiglia flessibile. Infine, è stata svolta un'analisi di sensitività sui parametri del modello di attrito, in modo tale da poter comprendere quali coefficienti avessero maggiore influenza sui risultati in termini di temperatura dei componenti e coppia frenante generata.