Development of a parametric model to simulate roll-away phenomenon in EPB applications

This research project is mainly concerned with the formulation and validation of a parametric model to study roll-away phenomenon in EPB applications. Initially, this is done by implementing a braking system thermal model based on finite-difference method. Experimental tests allow to tune thermal model parameters and validate it. Temperature field is used as input for a mechanical model of the brake system. Pads, pistons and housing are modelled as elastic elements with temperature dependent properties. Sensitivity analysis is performed in order to define the most influencing factors in the clamping force decrease. Additionally, brake pad viscoelastic properties have been investigated by means of a rheological model. Best fitting of experimental tests with Least Squares Method allowed to determine model parameters. Thermal, mechanical and rheological model are merged together to obtain the shape of the total clamping force decay, as a function of time and disc initial temperature. In the end, model validation is performed by comparing experimental results coming from strain gauges measurements with numerical ones. Designers can count on a new and effective tool to make system preliminary considerations and significantly reduce product development time and costs.

Il seguente progetto di ricerca riguarda la formulazione e la validazione di un modello parametrico per lo studio del fenomeno di roll-away in applicazioni EPB. Inizialmente, viene sviluppato un modello termico del sistema frenante basato sul metodo delle differenze finite. Test sperimentali hanno consentito di settare i parametri del modello termico e di validarlo. Il campo di temperatura così ottenuto viene utilizzato come input per un modello meccanico del sistema frenante. Pastiglie, pistoni e corpo pinza sono modellati come elementi elastici, le cui proprietà sono funzione della temperatura. Un'attenta analisi di sensitività ha permesso di individuare i fattori più influenti nel calo della forza di serraggio. In seguito, le proprietà viscoelastiche della pastiglia sono state studiate tramite un modello reologico. L'interpolazione dei dati sperimentali con il metodo dei minimi quadrati ha consentito di determinare i parametri del modello. La perdita di forza di serraggio totale, funzione del tempo e della temperatura iniziale del disco è stata ottenuta unendo il modello termico, meccanico e reologico. Successivamente, la validazione del modello completo viene eseguita confrontando i risultati sperimentali, ottenuti tramite misurazioni estensimetriche, con i risultati numerici. I progettisti possono contare su un nuovo ed efficace strumento per considerazioni preliminari sul sistema da dimensionare e ridurre significativamente tempi e costi di sviluppo del prodotto.