Numerical and experimental analysis for soft handling evaluation

Tyres strongly influence the behaviour of car since they are the only kind of connection with the ground. They are responsible for the transmission of the necessary forces for the vehicle to accelerate, brake and turn. For this reason, it is fundamental to understand if a set of tyres behaves well or not when mounted on a vehicle. This evaluation nowadays completely relies on the subjective judgement of a professional driver, because indoor tests involve only a tyre on its own and the vehicle with the person is not considered. In fact, the same tyre could be evaluated positively or negatively if mounted on different vehicles, just considering small lateral acceleration (soft handling). The aim of this thesis work is to identify the experimental test with full vehicle that are the most representative for soft handling evaluation and to find some parameters correlated with the driver’s feeling. MTS Flat-Trac machine tests, able to highlight tyres characteristics, are performed and a numerical model (car and tyre) is developed to simulate vehicle response during this kind of manoeuvres. The idea is to try to connect two distinguished worlds, indoor and outdoor testing department, using the results coming from the first one to reproduce the manoeuvres that are typical of latter. The connection is made possible by a correct numerical model development of the vehicle and tyres. This thesis has been developed in the ‘Research and Development’ department of Pirelli Tyre S.p.A., in collaboration with the Mechanical Engineering Department of Politecnico di Milano.

Gli pneumatici influenzano fortemente il comportamento di un veicolo perché sono l’unico tipo di connessione con il suolo. Sono i responsabili della trasmissione delle forze necessarie al veicolo per accelerare, frenare e curvare. Per questo motivo è di fondamentale importanza capire se un set di gomme si comporta bene o meno quando viene montato su un veicolo. Questa valutazione al giorno d’oggi è affidata completamente al giudizio soggettivo di un pilota professionista, poiché i test svolti in indoor coinvolgono solamente uno pneumatico da solo senza considerare il veicolo con il suo guidatore. Infatti, il giudizio potrebbe essere positivo o negativo se lo pneumatico è montato su veicoli differenti, anche solo considerando basse accelerazioni laterali (soft handling). Lo scopo di questa tesi è identificare i test sperimentali svolti con il veicolo completo che sono più rappresentativi per la valutazione della maneggevolezza e trovare i parametri correlati alle sensazioni del pilota. Sono stati svolti dei test con la macchina MTS Flat-Trac in grado di evidenziare le caratteristiche dello pneumatico ed è stato sviluppato un modello numerico (macchina più pneumatico) per simulare la risposta del veicolo durante questo tipo di manovre. L’idea è provare a mettere in connessione due mondi distinti, il reparto di test indoor ed outdoor, usando i risultati che provengono dal primo per riprodurre le manovre del secondo. Questa unione è resa possibile dallo sviluppo di un corretto modello numerico del veicolo unito allo pneumatico. Questo lavoro di tesi è stato sviluppato nel dipartimento “Research and development” di Pirelli Tyre S.p.A., in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Meccanica del Politecnico di Milano.