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CARATTERIZZAZIONE TRIBOLOGICA PER LA DEFINIZIONE DI FUNZIONI D'ATTRITO AVANZATE IN ALGORITMI DI CONTROLLO MODEL-BASED PER FRIZIONI ELETTROATTUATE

La presente proposta di progetto di ricerca, a valere su Fondi d'Ateneo per la Ricerca di Base - Bando 2014, mira a definire per via sperimentale e numerica il comportamento tribologico dei materiali d'attrito impiegati in regime "a secco" in ambito automobilistico e, più in particolare, nelle frizioni elettroattuate asservite a trasmissioni manuali robotizzate controllate per via elettronica.La disponibilità di affidabili funzioni capaci di evidenziare l'influenza delle principali grandezze sul coefficiente d'attrito, quali la pressione di contatto, la temperatura e la velocità di slittamento rappresenta, infatti, un valore aggiunto imprescindibile nella progettazione di algoritmi di controllo "model-based" secondo un approccio moderno che progressivamente sostituisce l'identificazione di modelli non fenomenologici, spesso poco generalizzabili in quanto dipendenti in modo marcato dalla specifica architettura del sistema meccanico sottoposto a sperimentazione.I modelli che il presente progetto intende investigare dovranno costituire un elemento di forte supporto alla progettazione ed all'ottimizzazione dei sistemi hardware presenti in frizioni attuate nonché al progetto meccatronico integrato che veda la fase di definizione degli algoritmi di controllo simultanea al ridisegno di componenti meccanici e non successiva, come nell'approccio più diffuso, evidentemente meno sinergico e caratterizzato, quindi, da prestazioni limitate. Lo studio sarà condotto anche nell'ottica della predizione del rate di usura in trasmissioni dual-clutch sempre più sollecitate in termini di energia dissipata e di sollecitazione termica. La ricerca si avvarrà di moderni strumenti tribologici in dotazione al gruppo di Meccanica Applicata alle Macchine presso i laboratori I6 e T12 del Dipartimento di Ingegneria Industriale per la misura in-situ ed ex-situ del coefficiente d'attrito e dei principali parametri che definiscono la metrica per l'usura e gli stati superficiali dei materiali oggetto di sperimentazione. Gli strumenti di elaborazione numerica e di simulazione di cui si prevede l'impiego sono la modellazione simbolico-numerica, i modelli multibody, l'analisi agli elementi finiti, il testing hardware-in-the-loop. Il progetto prevede come primo strumento di confronto l'introduzione delle "mappe d'attrito" di volta in volta determinate in un ambiente di simulazione che virtualizza un sistema dinamico di una linea trasmissione d'ordine elevato con controllori di differente livello di complessità. Le manovre d'innesto simulate fanno riferimento alla partenza del veicolo da fermo ("launch") con richieste di coppia motore più o meno repentine, nonché cambi marcia ("gear-shift") crescenti o decrescenti che impegnino altresì le manovre di sincronizzazione al cambio e le variazioni di carico.In continuità con i recenti studi condotti dal gruppo proponente saranno sviluppati modelli matematici per gli attuatori asserviti alla predetta tipologia di trasmissione mediante l'impiego di originali relazioni ottenute per via sperimentale in merito alle caratteristiche forza-deformazione degli elementi elastici presenti (molla belleville, disco elemento), agli effetti termici, alla naturale retroazione del sistema controllato sull'attuatore.