Seguimos trabajando con el modelo

Aunque con ciertas complicaciones en el tema personal ya que me vuelven a operar de la clavícula, he dedicado bastante tiempo a "pulir" el modelo matemático de predicción de la dinámica del chasis de la Ducati 1098.

Ya tengo terminadas las condiciones de estudio plano, es decir, en situación de aceleración y frenada, ya que el paso por curva llevará más tiempo por la dificultad que tiene modelar el neumático en esas condiciones. Se necesitan muchos parámetros y características que solamente con datos del fabricante o con ensayos podría conseguir. Otra solución es ir ajustando esos parametros hasta llevarlos a darnos soluciones coherentes y adaptadas a las medidas realizadas con la telemetría en pista, cuando lo tenga más avanzado daré más detalles.

De momento, las simulaciones lanzadas, se adaptan muy bien a los valores recogidos en la telemetría, permitiendome conocer en todo instante (en aceleración y frenada por el momento) toda la física de la moto, geometría, cinemática, esfuerzos soportados por todos los componentes ... TODO.
De momento el modelo es algo "rigido" en el sentido de que no existe interfaz para la entrada de datos, si no un código de programación en el que resulta un poco laborioso modificar por ejemplo la precarga del muelle, clicks de compresión de horquilla, avances.... para ver como impactan en el comportamiento final de la moto. No es que sea largo, si no que un trabajo final podría ser hacer un interfaz sencillo y gráfico donde cualquier usuario pudiese explotar el modelo y hacer su puesta a punto o analisis del chasis.

Voy a intentar listar los parametros que entran en el modelo y que dan una idea del nivel de detalle hasta donde, por el momento, he llegado.

Se han discretizado las masas, inercias y sus centros de gravedad en todos estos elementos:

- Rueda trasera y delantera con discos de freno.
- Buje trasero, pinza de freno trasero y corona de transmisión.
- Baslulante.
- Amortiguador, bieleta de regulación de altura y palanca de progresividad.
- Chasis, cableado, radiador y periféricos unidos al chasis.
- Motor.
- Depósito de combustible con la variante de cantidad de combustible en su interior.
- Tijas, rodamientos...
- Botellas y barras de horquilla con pinzas de freno.
- Subchasis con colas de escape.
- Piloto.

Existe la posibilidad de variar cualquier geometría de la moto, longitud de basculante, regulación de la bieleta de regulación de altura, batalla, posición de cualquier elemento antes mencionado con el fin de variar el c.d.g. global del conjunto, offset de las horquillas, coeficientes aerodinámicos de carenados o capacidad de acople del piloto, altura eje de basculante, diferentes desarrollos con coronas/piñones diferentes para ver el impacto que esto produce en el squat por el "tiro" de la cadena en aceleraciones.... Esto solo es una pincelada de variables que tengo en cuenta, si entramos en suspensiones, tengo modelado:

- La rigidez del muelle amortiguador y horquillas.
- Los clicks de compresión y exensión de los hidraulicos de horquillas y amortiguador (a pulir con datos del fabricante)
- La precarga de los muelles.
- El nivel de aceite en las horquillas.
- La rigidez y presión de inflado de los neumáticos

... y más...

- Rigidez torsional del chasis.
- Coeficientes aerodinámicos.
- Densidad del aire dependiendo donde se ruede, altura, temperatura....

Con las primeras simulaciones lanzadas, se ha discretizado el chasis como elemento aislado en elementos finitos, metiendo como condiciones de contorno los datos obtenidos de Matlab como son:

- Todas las masas, inercias impactadas en el chasis.
- La aceleración longitudinal (aceleración y frenada) importada de la telemetría.
- Las fuerzas resistentes aerodinámicas.
- Las fuerzas y par en la pipa de dirección.
- La fuerza de tensión de la cadena de transmisión.
- Las fuerzas generadas por el sistema de progresividad de suspensión trasera.

Finalmente mido reacciones en el eje del basculante y verifico que coinciden con la fuerza que actua sobre el chasis, y efectivamente, así ha sido.

Ahora mismo puedo predecir como se "retuerce" el chasis en una aceleración y frenada, los niveles de deformaciónes, tensiones, las barras que mejor trabajan, donde se puede optimizar para tener la mejor relación peso-rigidez.
En mi opinión esta es la vía de desarrollo que se debería tomar en el diseño de un chasis y que las empresas más punteras de la industria utilizan para la optimización de sus productos y llegar a ser los mejores y destacar del resto.
Espero equivocarme pero tengo la sensación de que la competición se basa más en la experiencia que en el uso de estas herramientas y la ingeniería.

Volviendo al modelo, me encantaría haberlo podido validar con unos ensayos instrumentando el chasis con galgas extensométricas y dando unas vueltas en pista. Sería muy gratificante el certificar que el modelo matemático es correcto o al menos tomar las medidas oportunas para corregirlo.

Hace unos años trabajé en la instrumentación de los comandos de alerones para los primeros ensayos de vuelo de un avión con galgas extensométricas y me ayudó a coger algo de experiencia en este campo, tipos de montaje, configuración eléctrica, puente de Wheatstone a implimentar... y a priori, creo que resultaría algo complicado en la moto, ya que el nivel de tensiones encontrados son bajos, muy lejos del límite elástico del acero, y en estas condiciones con deformaciones tan bajas es dificil medir.
En estas condiciones lo que hacia es crear un amplificador mecánico para aumentar el nivel de deformaciones en la zona a medir y mejorar los resultados y resolución del ensayo. En el caso del chasis.... habría que pensarlo un poco, pero seguro que existe una solución.

Me encantaría que algún constructor de chasis estuviese interesado en seguir esta linea de trabajo e invirtiese un poco de dinero en investigar todo esto, ya que se necesitan medios que un pelamanillas como yo no tiene.

Aunque hacer este tipo de cosas me es gratificante, sobre todo en estos momentos de inutilidad a causa de la puñetera clavícula, a la vez es un poco frustrante el que queden en saco roto y no puedan ser explotadas... en fin.

Escrito por Iván Martinez

Simulando la Ducati, primeros pasos

Ya tengo bastante avanzado el modelo matlab/simulink de la Ducati y he corrido las primeras simulaciones calculando la estática sin piloto, con piloto y el comportamiento dinámico ante una deceleración provocada en una frenada.

El aspecto del modelo es el siguiente, un poco descolocado, pero como aun está en desarrollo, hasta que no lo acabe no lo ordenaré un poquillo.

Las primeras impresiones cuando he corrido la simulación han sido muy gratas, ya que siguen con una muy buena precisión los valores reales dados por la especificación técnica de la moto y de las medidas realizadas en el circuito de Alcañiz. Solamente han sido necesarios unos retoques sobre las constantes de amortiguación y los coeficientes de penetración aerodinámicos para ajustar el modelo.

La cantidad de datos e información que obtenemos al explotar este modelo es impresionante, podemos conocer en cualquier instante entre otras muchas cosas:

- La posición del c.d.g. de cada elemento
- La posición del c.d.g. total del conjunto moto-piloto
- La carga que soporta cada rueda
- Cuanto están de comprimidas las horquillas y el amortiguador y sus velocidades
- La batalla
- El lanzamiento y avance de las horquillas
- El empuje aerodinámico que se opone al avance y el que provoca la compresión de la horquilla
- La fuerza de frenado en cada rueda según una ley de reparto del/tras y el par de reacción provocado sobre el basculante y horquilla pudiendo analizar el efecto de hundimiento y squat.
- Los esfuerzos sobre cada uno de los componentes

Este último punto es muy interesante, puesto que son los datos de entrada al pasar a analizar cada componente por separado en elementos finitos.
Como ejemplo, muestro un análisis del chasis, evaluando su rigidez a flexión bajo un esfuerzo de frenada con los datos obtenidos en una deceleración en Alcañiz de 1G. Este dato también es interesante para introducirlo como un complemento más al modelo con el fin de acercarlo lo más posible a la realidad.

En el siguiente video muestro una simulación de 25 segundos en la que se aprecia la moto "colgada" y seguidamente liberada dejandola caer por efecto de la gravedad hasta que llega a la posición de equilibrio y reposo. De aqui he validado la geometría, el SAG de las suspensiones y el reparto de masas de la moto aislada y de la moto con el piloto, que soy yo en talla y peso, je, je.
Posteriormente, en el segundo 5, la moto pasa a condiciones medidas al final de la recta de detrás de Alcañiz, observando en las gráficas la compresión de la horquilla, amortiguador y batalla, todo ello en mm.





A continuación muestro las medidas realizadas por telemetría en ese punto del circuito. Si entramos en detalle se puede observar que el resultado de la simulación es bastante bueno, a espera de continuas evoluciones que vayan puliendo varios aspectos.

Ambas gráficas son comparables a partir del segundo 15 de la simulación, donde se introducen las condiciones de frenada.
Se aprecia el hundimiento de la horquilla hasta los 20mm provocado por la aerodinámica, para luego pasar a la frenada, donde llegamos a valores de 90mm. La simulación copia bastante bien lo que sucede realmente en la pista.

Continuo trabajando en el tema y atacando otros aspectos como la aceleración y el paso por curva.

Ciao

Escrito por Ivan Martinez.

Ya está preparada la geometría

Ya tengo todos los puntos geométricos necesarios para comenzar a correr la primera simulación en Matlab.

El único componente en el que se ha entrado en detalle estructural es el chasis, ya que se cálculará en elementos finitos para conocer su rigidez e implimentarla en el modelo dinámico. El resto de componentes han sido esbozados, prestando especial atención en la geometría de los puntos donde se simularán los pares cinemáticos, que son los datos necesarios para modelarlos posteriormente como sólidos rígidos.

También he introducido un maniqui virtual con mis características de masa y estatura para estimar donde se encuentra el centro de gravedad que influirá en el cálculo. En la foto anterior el c.d.g. es mostrado como un punto rosa.

Para intentar ajustar al máximo y minimizar los errores creados por las incertidumbres, voy a realizar una primera simulación en la que se "colgará" la moto hasta liberar de carga las suspensiones, y se dejará caer por el efecto de la gravedad, hasta que disminuyan las oscilaciones amortiguantes provocadas por las suspensiones y quede la moto en equilibrio.

Estas son las condiciones iniciales con la suspensión descargada, es decir, "moto colgada".


 

 

A partir de aqui, podré medir la geometría de la moto en reposo, con carga de piloto y sin él, ver el reparto del peso en la rueda delantera y trasera, medir el sag y compararlo con el obtenido en la telemetría con el registro de los sensores de horquilla y amortiguador. También se verificará que se cumple el ángulo de lanzamiento y la batalla dada en la ficha técnica de la moto.

Una vez el modelo esté ajustado en este aspecto estático, pasaré el primer estudio dinámico, la frenada.

Escrito por Iván Martínez

Echando unas cuentas

Como ya he comentado en anteriores entradas, a inicios de año empecé a crear un modelo matemático en Matlab con el objetivo de simular el comportamiento dinámico de una motocicleta deportiva. Por razones de tiempo lo dejé un poco de lado, pero ahora he vuelto a retomar el asunto a ver si consigo llenar ese vacio que me va a crear el no poder rodar en moto.

Aunque aun no he creado una linea robusta de trabajo, en primer lugar querría construir un modelo básico que simulara el comportamiento en frenada, aceleración y paso por curva a velocidad constante.

Para afrontar el problema, me he planteado como base del modelo construir fisicogeometricamente la estructura básica de la Ducati 1098, consistente en el chasis, horquillas, basculante y sistema de suspensión y progresividad. Una vez construido un modelo 3D con estos datos, podría obtener las masas, centros de gravedad y momentos de inercia de esta estructura básica para correrlas en el modelo y compararlo con diferentes situaciones reales registradas en el sistema de telemetría cuando he rodado en circuito, velocidades, aceleraciones, posición de horquilla, amortiguador...

Las diferencias encontradas entre el modelo teórico y el real me ayudarán para ajustar-correlar el modelo con diferentes hipótesis a estudiar.

Aunque aqui sería largo describir el modelo y las variables que entran en juego, por ejemplo, en la frenada metiendo como parametros de entrada la deceleración longitudinal medida y el reparto de frenada delantera y trasera, el modelo sería capaz de darme los parámetros geométricos fundamentales de la moto, los esfuerzos en todos los componentes, la posición de horquilla y basculante, su capacidad de amortiguación. En aceleración se tendrán en cuenta el efecto squat y antisquat de la geometría del basculante y la cadena de transmisión, efectos aerodinámicos...

Con los esfuerzos medidos en los pares cinemáticos en todas las situaciones se pueda aislar cada elemento y estudiarlo independientemente por elementos finitos para optimizar por ejemplo la rigidez del chasis con el menor peso y situando el centro de gravedad donde más convenga según el comportamiento dinámico que tenga la moto. Este es el objetivo del estudio, simular matemáticamente la dinámica de la moto y diseñar su chasis desde un punto de vista ingenieril y no "intuitivo" creando prototipos reales que alargan la convergencia hacia una buena solución técnica. Me da la sensación de que los constructores actuales de chasis en competición van más por este lado explotando la experiencia que ya poseen ... espero equivocarme.

Bueno, basta de rollos.

El modelo matlab/simulink lo tengo bastante avanzado pero aun no tengo la geometría de la moto, para ello he empezado a diseñarme el chasis en Catia V5. Como base tengo las cotas fundamentales, las que son usadas en taller para reparaciones en bancada. El resto de cotas se han sacado a base de calibre, aprovechando que tengo la Ducati desnuda, pues eso, a medir. A falta de un material en condiciones, escaneados, brazo faro... el resultado ha sido bastante bueno.

Ahi muestro el chasis que ya he acabado en un renderizado. Belleza absoluta y a mi parecer gran criterio técnico el que muestra Ducati en sus chasis..... FORZA DUCATI !!!!!

Por favor Ducati, nunca pierdas tu identidad, el chasis tubular, el bicilindrico en L, la distribución desmodrómica,....

A medida que vaya avanzando en el tema iré publicando cosillas. Hay muchas cosas que hacer antes, pero con el 3D ya acabado del chasis, tengo ganas de meterlo a calcular en Abaqus y ver la rigidez a torsión, dato que luego me valdrá para meterlo en el modelo Matlab, simulado como un muelle torsional.

Quien sabe, dependiendo de la motivación se podría llegar a diseñar una Moto2 y si hay alguno por ahi con dinero sin saber donde gastarlo, esto es una buena manera de fundirlo y correr el CEV ... Arguiñano, ¿andas por ahi?

Escrito por Iván Martínez

Hombre, el único animal que tropieza dos veces con la misma... ¿clavícula?

Pues si, 206 huesos tiene el cuerpo humano y me tengo que volver a partir la clavícula izquierda que me operaron hace unos pocos meses.

Este es el triste aspecto actual y la decepción que me llevé al ver esto cuando salí ayer de la clínica de rayos, esperaba encontrarme algo más bonito pasado ya un mes desde la operación.

El pasado 14 de mayo rodando en Alcañiz, a pocas vueltas de terminar la última tanda, imbécil de mi, se me tuvo que calentar la cabeza y antes de entrar en la última curva del circuito, esa rápida de izquierdas que tanto me gusta, iba supercolado y tuve que agarrar el freno muy fuerte e intentar meter la moto como fuera ya que me estaba metiendo por dentro con otro y no podía salir recto porque me lo comía. Esta frenada a 200 km/h provocó topes de horquilla y rebotes por todos los lados que me hicieron caer y dar vueltas de campana como un auténtico pelele hasta parar en la grava.

Sin comentarios....

De aqui no recuerdo más, cuando abro los ojos me encuentro desnudo en la camilla del hospital del circuito, con vias y tubos por todos los lados y una estructura en la cabeza que me impedía moverla, estos momentos acojonan bastante y me digo a mi mismo - Iván... la que has preparado-, siento en el hombro una sensación familiar, ya que tengo la experiencia de la fractura de clavícula de Portimao y casi sin escuchar el diagnóstico del traumatólogo podría asegurar que me he vuelto a partir la misma clavícula izquierda.

La mala suerte es que esta clavícula ya fue "reparada" con una placa y siete tornillos y al llevarse este nuevo golpe me preparó una avería de 4 fracturas, una placa para arriba, un tornillo por aqui, otro por alla.... ñaaa, esto duele.

Asi estuve casi 3 semanas hasta que decidieron operarme los responsables de mi caso en la Federación Castellano Manchega de Motociclismo... se ve que a ellos no les dolía.

El informe del traumatólo despues de la operación: " Extracción de material, se comprueba que existe un foco de pseudoartrosis en una fractura que se ha convertido en 4 fragmentos, se realiza limpieza del foco pseudoartrósico y reducción de la fractura actual y osteosintesis con nueva placa atornillada de clavícula conformada Syntes".

El médico me regala la placa antigua para hacerme un llavero y me aconseja que tenga mucho cuidado porque lo que tengo ahi dentro es un puzzle de huesos, que me lo tome con mucha calma y no haga tonterias si no quiero que me opere otra vez. Tiene que crecer mucho hueso y para ello tengo que inyectarme un medicamento todos los dias durante seis meses. De no hacerlo posiblemente tenga que abrir para meterme hueso de la cadera. El medicamento no es precisamente barato pero con este planteamiento resulta evidente que tengo que intentarlo.

Dejando de un lado el tema médico, que bastante ya he pasado, y centrandonos en el tema moto.
Ese fin de semana pintaba genial, y así fue hasta el último momento, el de la caida. Conseguí, no con mucho esfuerzo, convencer a un apasionado y loco del motor, de todo lo que tenga ruedas, mi jefe Oscar, que lleva trabajando en la puesta a punto motor toda la vida.

Que mejor panorama se podía plantear, encuentro finalmente un compañero para las rodadas con el que compartir gastos, que puede ayudarme mucho con su experiencia en la puesta a punto del motor y con unas sensaciones muy parecidas en el ámbito del motor y competición.
Tengo que darle las gracias y perdir disculpas de que en un evento tan especial como era este lo fastidiara yo con mi caida y tuviera que atender las motos, mi material y a mi mismo como si fuera un niño.

Guardaré especialmente los recuerdos de esta rodada porque quizás, no lo digo con rotundidad, pero creo que serán los últimos que tenga corriendo en un circuito con mi preciada Ducati que me ha dado muy buenos momentos. Esta decisión que no es fija y me duele en el alma, se deben a motivos de salud, familiares y laborales.

Ahi quedan esas imágenes y las sensaciones pasadas en mi mente. Muy dificil encontrar algo que sustituya este mundo.

De momento esta retirada me está haciendo pensar en otros aspectos de la moto, no quiero perder el vínculo con este mundo, y quiero colaborar de una u otra forma en competición asistiendo en algún equipo en la puesta a punto o trabajando en la concepción de chasis.

A inicios de año tenía en mente la elaboración de un modelo matemático que simule el comportamiento dinámico del chasis y correlarlo con ensayos en pista..... pero esto ya es otra historia que contaré en próximas entradas.

Ciao.

Escrito por Iván Martínez.

Empezamos la temporada con Motorland en Alcañiz

El pasado fin de semana empecé a rodar una vez pasado un largo invierno de recuperación.

Tenía cierta desconfianza después de la fractura de clavicula y tendón del dedo de la mano izquierda causa de la caida del año pasado en Portimao

http://desmopassione.blogspot.com/2010/10/cronica-de-la-rodada-en-portimao.html

pero realmente me sorprendió lo bien que aguanté, solamente sufría unas ligeras molestias, nada importante, incluso llegando a picar mejores tiempos que el año pasado en esta misma pista.

Cuando tenga un rato haré una crónica más detallada y con un análisis del trazado incluyendo los registros de la telemetría... de momento ahi van unas fotos con los nuevos colores de "la pelirroja":

Tengo que agradecer la ayuda de Rubén, que me acompaño en esta rodada y estuvo atento en todo momento de mi, de que la moto estuviera en condiciones, presiones, calentadores.... así da gusto rodar, este está fichado en el equipo, ¿ok?.

Muchas gracias tio...

Teniendola siempre en condiones para salir a pista...

A continuación registro de una vuelta a Motorland con % apertura de gas, velocidades trasera y delantera y finalmente cálculo de derrapaje de rueda trasera en fase de aceleración expresada en %.