LA
SIMULAZIONE DINAMICA
L'incessante evoluzione degli strumenti di calcolo ha permesso,
negli ultimi anni, lo sviluppo di software sempre più potenti in grado
di risolvere sistemi di equazioni di dimensioni sempre maggiori e sempre
più complessi. Questo progresso ha permesso lo sviluppo della simulazione
dinamica. Dietro a questo nome si nasconde la possibilità di rappresentare
meccanismi e di studiarne il comportamento in svariate situazioni e sotto
differenti condizioni. Come è facile intuire, l'utilità di tale strumento
è doppia: in primo luogo permette di valutare la fattibilità di un progetto
e possibili difetti del medesimo, senza costringere il costruttore a produrre
prototipi, i cui costi possono essere pesanti da sostenere; oltre a ciò
permette lo studio, anche di sistemi già esistenti, per risolverne eventuali
problemi.
Già da tempo la simulazione dinamica viene utilizzata per valutare il comportamento di macchinari utilizzati nell'industria, quali robot dedicati alle catene di produzione, ma non solo. Un altro campo di utilizzo è quello dell'ingegneria civile (si capisce subito quanto sia vantaggioso progettare, in questo modo, un grattacielo od un ponte e valutarne il comportamento sotto la sollecitazione di forze esterne, quali il vento, il mare o terremoti, prima della sua costruzione!).
Negli ultimi anni anche altri campi hanno sfruttato i vantaggi apportati dalla simulazione dinamica. Tra questi il settore automobilistico e quello motociclistico.
L'interesse nella realizzazione di un modello matematico del motociclo per la simulazione dinamica risulta evidente, specie nel campo delle corse. In questo ambito infatti, il poter applicare variazioni, quali modifiche di assetto, utilizzo di componenti diversi o altro, e di verificarne l'effettiva validità prima di apportarle ad un veicolo procura vantaggi notevoli (basti pensare a quanto più mirate possono essere le prove su pista, se ci si aspetta già determinati risultati!).
Il lavoro di realizzazione di un modello matematico si suddivide in un ciclo iterativo composto da vari passi. Il primo consiste nell'individuare gli elementi fondamentali della moto, e di conseguenza quelli che si possono considerare ininfluenti sul comportamento dinamico del veicolo. Il secondo passo sta nel modellare in modo sufficientemente preciso questi blocchi. Si ricorda che ciò che si vuole ottenere è un modello, che deve avvicinarsi alla realtà in base alle specifiche richieste, ma che non la eguaglierà in nessun caso! L'ultimo passo riguarda la verifica tramite prove dei risultati ottenuti. Questi test si svolgono sottoponendo il modello a varie condizioni, quali forze esterne, profili di strada, andamenti noti delle corse delle sospensioni. Se questi distano troppo dalla realtà si tornerà indietro, pensando di particolarizzare ulteriormente i componenti scelti, o di aggiungerne di nuovi, in precedenza trascurati.
I componenti ritenuti fondamentali per la moto sono dieci: le due ruote, forcella e ammortizzatore, forcellone, il gruppo chiamato biellismo (composto da biella doppia e singola), motore , pilota ed infine sotto il nome di telaio sono stati considerati tutti gli elementi che costituiscono il corpo del veicolo. Tutti questi, come logico, vengono caratterizzati con parametri derivati dalla realtà. Masse, baricentri, tensori d'inerzia e dimensioni derivano da misure fatte su elementi regolarmente utilizzati. Di questi si ricavano anche parametri che verranno utilizzati per caratterizzare le forze di iterazione prodotte.
Realizzata la geometria di base del sistema si procede all'inserimento delle forze esterne, escluse quelle che il programma di simulazione dinamica determina in modo automatico quali le forze di inerzia e quelle dovute alla geometria del veicolo, oltre a quella gravitazionale.
I test fatti confermano la validità e l'utilità della simulazione dinamica, ed danno spunto ad altre idee di utilizzo. Oltre ai vantaggi già accennati, come la possibilità di anticipare i risultati attesi nei test su pista, in modo tale che questi ultimi possano essere più mirati e meno dispendiosi in termini di tempo e di risorse economiche, ne vengono messi in luce altri. Per esempio la possibilità di spostare componenti o modificare regolazioni per vedere come variano baricentri, inerzie e quindi il comportamento dinamico e cinematico del veicolo. Infine importante è la possibilità di ricavare dati e misure che nella realtà sono difficilmente ottenibili, quali le reazioni di contatto a terra.
In conclusione si constata come la simulazione dinamica sia uno strumento di grande utilità, versatile e che può portare ad utilizzare modelli di complessità sempre più elevata, fino a quasi rasentare la realtà.
25/6/2002