Métodos de teste para dinâmica de veículos: ambientes de teste internos e virtuais

O teste indoor é um método para caracterizar modelos de veículos reais e construídos. É possível testar um veículo antes e depois de ser construído. A simulação é uma ferramenta para testar um veículo em um ambiente virtual. Um modelo virtual vem antes do carro real, portanto, é aplicado no loop de design. O modelo real é construído e testado e os resultados são usados ​​para refinar o modelo virtual. A aquisição de dados para um modelo virtual, uma vez que não há veículo anterior, é o próprio simulador. Em alguma literatura, este termo é substituído por driver no loop DIL. O procedimento para recuperar dados de um novo modelo virtual consiste em uma certa quantidade de simulações e suas saídas são os dados. Estes podem ser o torque no eixo de transmissão, as cargas na suspensão, as cargas da haste de pressão e quaisquer forças resultantes do driver e entradas externas.

Dinâmica e teste de veículos

Há duas definições importantes que são frequentemente mal compreendidas na literatura, teste e medição. Teste é um processo de execução de uma função para verificar se ela funciona corretamente. Medição é um processo quantitativo, é uma verificação dos resultados da função. Normalmente, tamanho, força ou pressão são parâmetros que são medidos. Em um teste de modelo virtual, é necessário fazer algumas suposições. Podem ser o peso, a potência e as cargas aerodinâmicas do carro. Se as hipóteses estiverem incorretas, a saída também será errônea. As medições devem ser significativas e repetíveis. Essas são características do ambiente virtual, não do real. No ambiente virtual, a mesma entrada retornará a mesma saída. É um ambiente regulado no sentido de que motiva uma maior precisão de análise e medição. Os dados produzidos pelo simulador são validados a partir de outros dados ou medidas.

O modelo virtual é, na verdade, matemático, que se caracteriza por sua prontidão para uso. Pode ser um modelo simples ou complexo e essa decisão está conectada ao orçamento do projeto. Na verdade, qualquer modelo virtual tem uma faixa de saída permitida. Quanto mais estreito o intervalo, maior a precisão da saída, mas maior a complexidade do modelo. Portanto, pode-se observar que esta é uma questão de redução de incerteza. No entanto, se a suposição, em um modelo muito complicado, for mal compreendida, as saídas estarão completamente longe do esperado. Isso significa que um modelo muito complexo não implica uma saída precisa. Portanto, um modelo virtual deve ser melhorado, mas quando isso significa mais complexidade, deve ser feito apenas quando necessário. O teste de pista tem muitas variáveis ​​não controladas, como condições da pista e do motorista. O teste virtual é o oposto.

A população do modelo virtual considera a quantidade de dados de entrada para diferentes cenários, que podem ser uma pista de corrida, nível de downforce ou potência do veículo. Portanto, é uma varredura de uma ampla gama de cenários múltiplos. É uma solução ter grandes limites da situação. Finalmente, quando o carro real é construído, os dados serão mais refinados, então a população do modelo será mais específica. Depois disso, os resultados são correlacionados. Na verdade, a correlação é um processo que segue três etapas: observação, teoria e verificação. No entanto, se a verificação for errônea ou não corresponder à observação, a teoria foi definida incorretamente. Isso sugere que o modelo virtual não é adequado. Essas duas abordagens representam um método de trabalho focado em teorias e realidades, respectivamente.

A segunda abordagem é mais prática, é guiada pelos efeitos na pista. O termo complexidade vem de complexo, que é semelhante a complicar. Segundo o professor Andrea Toso, estes têm sufixos -plico e -plex. O primeiro é latino e significa fragmentado em muitos detalhes. O sufixo -flex significa um tecido, um tecido que tem correlações entre uma e outra variável. Portanto, o modelo virtual é selecionado para ser muito complexo, mas não complicado. O modelo deve ser simplificado até um ponto em que ainda seja administrável e retenha o essencial do problema. Ele captura a essência do problema. Se isso não for identificado, o modelo virtual deve ser refinado ou há informações ausentes.

Método com ressalvas

O termo método vem do latim meta + odos, que “meta” significa uma intuição enquanto “odos” significa estrada. Portanto, “meta + odos” é um guia para uma estrada, um processo passo a passo, portanto, o método é um processo iterativo de prosseguir ou executar algo sistematicamente. O método é baseado em uma hipótese, medições e no modelo matemático. Esta é basicamente a segunda abordagem descrita anteriormente, onde a teoria é a hipótese, uma suposição que justifica o fato, mas não comprovada. As medições são uma verificação da realidade e são a parte prática do método.

O modelo matemático ou virtual é a teoria inicial refinada pelas informações vistas no ambiente real, nas medições. Suposição e hipótese são dois conceitos diferentes. O primeiro é baseado em crenças, princípios e axiomas. A hipótese pode ser prevista, refinada, contribuída ou alterada. Portanto, é apoiada por raciocínio e medições. A suposição é imensurável e não requer verificação. A hipótese precisa ser validada ou rejeitada. Portanto, um método significa que, sempre que há uma ideia dos resultados esperados, correlações cruzadas com outras atividades devem ser feitas, a atividade e os resultados parciais devem ser controlados, resultados inesperados devem ser investigados e o processo revisado, mesmo que estejam corretos e se ajustem às expectativas.

Objetivos de teste

Um ciclo de design típico no campo de corrida é composto pelos ambientes virtual e real, que se complementam. O custo aumenta exponencialmente no mundo físico. As decisões iniciais definem as seguintes em estágios maduros do processo. Portanto, as decisões iniciais podem não custar muito ou podem ser mais do que o esperado. Aparentemente, essas decisões não custam muito, no entanto, na realidade, podem custar todo o projeto, porque o pessoal envolvido segue a meta e se torna cada vez mais restrito. Portanto, as decisões iniciais são as mais caras, pois determinam a principal meta do design. Esta é a razão pela qual o teste virtual é realizado no início. O custo dos defeitos aumenta muito à medida que o processo se torna maduro. O dinheiro é gasto quando as peças são feitas e operadas. Para esses custos, o teste é uma tarefa constante no design de veículos, pois ajuda a encontrar problemas antes do usuário final, para melhorar a segurança, durabilidade, desempenho, conforto, nvh, para homologar e acessar a qualidade de construção do veículo antes de liberar os carros para as equipes de corrida. Finalmente, o teste reduz o risco, pois é impossível cobrir tudo.

Os ciclos de um protótipo durante o processo de design têm um objetivo evidente, identificar problemas e redesenhar peças. Como não é possível testar tudo, o foco é testar os componentes e sistemas de maior risco. A interação do teste é o ambiente real, o teste virtual usa o modelo para preencher o modelo com diferentes cenários. Então, a peça é redesenhada, é modelada virtualmente e simulada novamente. Finalmente, uma peça redesenhada é construída como protótipo e testada em um ambiente real. Este teste é limitado devido a uma grande quantidade de tempo gasto em testes virtuais. Se a hipótese for confirmada, isso significa que o modelo é validado. Além disso, se o mundo virtual é uma boa representação da realidade, então o modelo virtual é correlacionado à realidade. O teste virtual é para reduzir o tempo de desenvolvimento, obter respostas para apoiar decisões, reduzir o tempo de marketing, reduzir problemas mesmo em protótipos físicos e reduzir o tempo de recuperação de problemas e erros. Finalmente, ele nos permite obter melhores resultados em tempo comparável. Isso também significa melhor compreensão e resultados.

Referências

  • Este artigo foi baseado nas notas de aula escritas pelo autor durante seu mestrado na Muner/Dallara Academy.