Inertia parameters identification for automotive applications with InTenso+ and trifilar pendulum test rigs

With the increasing available computational power, computer simulations are the principal way for designing a new mechanical component or a vehicle. Nevertheless, the calculation with a software of the inertial properties of a complex mechanical system made up by thousands of pieces, with different materials, is not so accurate and a validation of the model is necessary. In this work, experimental tests for the measurement of the inertia properties are presented. Two types of test rig have been used: the InTenso+ for vehicles and a trifilar pendulum, that can be used for mechanical components. Experimental tests that has been carried out with the InTenso+ test rig consist in the identification of the in plane centre of gravity, height of centre of gravity and full inertia tensor. The mathematical procedure in order to obtain the full inertia tensor from the measurement of vertical forces and joints rotations is presented together with a complete description of the experimental setup and procedure. Obtained results are presented in terms of standard deviations for privacy reasons. A FEM model of the carrying frame has been done for taking into account the deformation of the test rig. A calibration of a trifilar pendulum has been carried out using specimens with known inertia properties. The accuracy of a trifilar pendulum using large oscillation amplitudes is presented. Following the calibration procedure, the accuracy of the pendulum has been studied for three different layouts. In the different layouts, the parameter that has been modified is the length of the cables. Results shown that the trifilar pendulum is a reliable device in whichever layout is selected. The maximum error is within the 0.2%.

Con l’aumento sempre maggiore della potenza di calcolo a disposizione, le simulazioni computerizzate sono diventate la via principale per progettare un nuovo componente o un veicolo. Nonostante ciò, il calcolo delle proprietà inerziali di un complesso sistema meccanico composto da centinaia di parti, costruito con materiali diversi, non è così accurato e necessità di una validazione. In questo lavoro sono presentati test sperimentali per la misura delle proprietà inerziali. Sono stati utilizzati due sistemi: il sistema InTenso+ per i veicoli and un pendolo trifilare, che può essere utilizzato per componenti meccanici. I test sperimentali effettuati utilizzando il sistema InTenso+ consistono nella identificazione del centro di gravità (X,Y,Z) e del tensore d’inerzia di un veicolo. Viene descritta la trattazione matematica necessaria per ottenere il tensore d’inerzia partendo dalla misurazione delle forze verticali e delle rotazioni dei giunti. Viene anche descritto il materiale utilizzato e la procedura seguita. I risultati ottenuti sono presentati sotto forma di deviazione standard per ragione di privacy. E’ stato anche costruito un modello FEM del telaio mobile per tenere conto delle sue deformazioni durante la prova. E’ stata effettuata la calibrazione di un pendolo trifilare utilizzando provini di proprietà inerziali note. Viene presentata l’accuratezza del pendolo trifilare usando oscillazioni con grandi ampiezze. Seguendo la procedura di calibrazione per oscillazioni con grandi ampiezze, l’accuratezza del pendolo è stata studiata per tre differenti configurazioni. La lunghezza dei cavi è stato il parametro che è stato modificato tra le diverse configurazioni. I risultati dimostrano che il pendolo trifilare è uno strumento affidabile in ogni configurazione scelta. L’errore massimo commesso è minore dello 0.2%.