Simulation of non-steady-state curvilinear vehicle motion

The application of computer simulation in vehicle research is relatively cheap and rapid method of investigation of dynamic phenomena occurring in vehicle motion. The important problem in using this method is identification of vehicle model parameters. The paper presents the results of road tests and computer simulations of selected maneuvers performed by vehicle. On the basis of road tests the side slip characteristics of front and rear axle of the vehicle were determined, both for steady-state and non-steady-state motion conditions. The obtained slip characteristics were used in computer simulation of selected maneuvers especially maneuvers of high dynamics. The results of calculation and road tests are presented as a form of plots of vehicle yaw velocity and side slip angles of front and rear axle. The results of simulation using steady-state and non-steady-state slip characteristics were compared with the results of road tests. Significant differences between calculations obtained for steady-state and non-steady-state characteristics were noticed. On the basis of comparison of simulation results and road measurements it can be stated that the application of side slip characteristics determined in non-steady-state conditions instead of static characteristics, brings the results of simulation closer to the results of measurements. Furthermore, it can be stated that the application of side slip characteristics obtained in the steady-state conditions applied in simulation of non-steady-state maneuvers may lead to considerable differences between the results of measurements and simulation.

Zastosowanie symulacji komputerowej w badaniach pojazdów jest coraz bardziej rozpowszechnione jako względnie tanie i szybkie źródło wiedzy o zjawiskach dynamicznych występujących w ruchu samochodu. Istotnym ograniczeniem stosowania tej metody jest możliwość pozyskiwania danych do modelu obliczeniowego pojazdu. W pracy przedstawione są wyniki badań drogowych oraz rezultaty symulacji komputerowej wybranych manewrów wykonywanych przez samochód. Na podstawie badań drogowych wyznaczono charakterystyki znoszenia kół przedniej i tylnej osi, przy czym charakterystyki wyznaczano zarówno dla ustalonych jak i nieustalonych stanów ruchu. Otrzymane charakterystyki znoszenia wykorzystano następnie w obliczeniach symulacyjnych wybranych manewrów, szczególnie manewrów o dużej dynamice. Jako wyniki symulacji przedstawiono przebiegi prędkości kątowej samochodu względem jego osi pionowej oraz kątów znoszenia kół przedniej i tylnej osi. Wyniki symulacji uzyskane dla różnego rodzaju charakterystyk znoszenia porównano z wynikami uzyskanymi z rzeczywistych realizacji tych samych manewrów. Stwierdzono znaczne różnice pomiędzy wynikami obliczeń otrzymanymi dla charakterystyk ustalonego i nieustalonego znoszenia. Z porównania wyników symulacji z wynikami badań drogowych wynika, że zastosowanie charakterystyk znoszenia wyznaczonych w warunkach nieustalonych daje wyniki bliższe wynikom pomiarów niż w przypadku zastosowania charakterystyk statycznych. Wykazano, że stosowanie w obliczeniach symulacyjnych nieustalonych stanów ruchu charakterystyk opon otrzymanych w warunkach ustalonych może prowadzić do znacznych rozbieżności pomiędzy wynikami pomiarów a wynikami symulacji komputerowej.