Development of a unique moving laboratory for tire testing

This thesis presents the development process of the MoLAS system and the implementation of the SWIFT-model in building up the digital twin of the system itself. The MoLAS is a moving laboratory for tire testing, which is able to fully characterize the tire behaviour in the tire real working environment. The measuring unit installed in the laboratory is presented with a detailed description of all the actuators installed on-board. The actuators, coupled with a custom made force measuring hub, allow the laboratory to perform all the tire testing operations that can be possible required to characterize the tire under testing. The driving torque actuator is an internal combustion engine, and this work presents the design process of some key engine's auxiliary components, as well as some structural solutions. The central part of the thesis describes the SWIFT-model. This tire model, due to its very high accuracy allows the digital twin of the MoLAS system to simulate in the best possible way the forces and moments acting on the tire. The model is presented with a detailed description of its software implementation. In the final part of this work, some simulations are performed, in order to assess the possible tire forces and moments measures that will be obtained in actual testing operations. The results obtained show how the model is able to replicate correctly the tire behaviour, giving an accurate representation of the tire forces and moments.

Questa tesi presenta il processo di sviluppo del sistema MoLAS e l'implementazione del modello SWIFT nella costruzione del gemello digitale del sistema stesso. Il MoLAS è un laboratorio mobile per il collaudo dei pneumatici, in grado di caratterizzare pienamente il comportamento del pneumatico nell'ambiente di lavoro reale del pneumatico. Il sistema di misura installato in laboratorio viene presentato con una descrizione dettagliata di tutti gli attuatori installati a bordo. Gli attuatori, accoppiati a uno specifico mozzo di misurazione delle forze, consentono al laboratorio di eseguire tutte le operazioni di test dei pneumatici che possono essere necessarie per caratterizzare il pneumatico in prova. L'attuatore della coppia motrice è un motore a combustione interna e questo lavoro presenta il processo di progettazione di alcuni componenti ausiliari chiave del motore, nonché alcune soluzioni strutturali. La parte centrale della tesi descrive il modello SWIFT. Questo modello di pneumatico, grazie alla sua elevatissima precisione, consente al gemello digitale del sistema MoLAS di simulare nel miglior modo possibile le forze e i momenti agenti sul pneumatico. Il modello viene presentato con una descrizione dettagliata della sua implementazione software. Nella parte finale di questo lavoro vengono eseguite alcune simulazioni, al fine di valutare le possibili misure di forze e momenti del pneumatico che si otterranno nelle operazioni di collaudo reali. I risultati ottenuti mostrano come il modello sia in grado di replicare correttamente il comportamento del pneumatico, fornendo una rappresentazione accurata delle forze e dei momenti del pneumatico.