Università degli Studi di Napoli Federico II Corso di Studi in Ingegneria Meccanica Scuola Politecnica e delle Scienze di Base Classe delle Lauree Magistrali in Ingegneria Meccanica (Classe LM 33) Elaborato di Laurea PROGETTAZIONE E OTTIMIZZAZIONE TOPOLOGICA DEL TELAIO POSTERIORE DI UNA VETTURA DI FORMULA SAE Relatore: Ch.mo Prof. Ing. Enrico Armentani DICMAPI - Dip. di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale Candidato: Gennaro Artiaco matr. M64/98 SOMMARIO Il presente lavoro di tesi riguarda la progettazione della parte posteriore del telaio della vettura di Formula SAE del team UniNa Corse. Nella tesi, dopo un’introduzione sulla Formula SAE e gli scopi per i quali è stata istituita, sono esposti i principali tipi di telaio utilizzati nella competizione e le limitazioni regolamentari. Successivamente viene descritto il telaio progettato dal team nella sua interezza per poi focalizzare l’attenzione sulla parte posteriore. Libera quasi totalmente da restrizioni regolamentari, la progettazione del telaio posteriore è vincolata da altri parametri quali gli ingombri, la rigidezza della struttura, il peso, l’affidabilità e l’economicità: ad ognuno di questi fattori si è data una descrizione esauriente quali ad esempio l’ingombro del sistema sospensivo utilizzato dal team, la posizione del differenziale e le successive modifiche apportate ad esso, l’influenza della rigidezza torsionale sulla guidabilità della vettura, ottenendo una struttura che ben risponde a tutti questi parametri. Al fine di ottenere la massima rigidezza con il minimo peso una parte del telaio posteriore, denominata box differenziale, è stata soggetta ad un’analisi di ottimizzazione topologica con il metodo degli elementi finiti. Il box è stato dapprima sottoposto ad un’analisi statica lineare con cinque condizioni di carico, corrispondenti alle condizioni di marcia del veicolo in curva a velocità costante, in accelerazione e frenata in rettilineo, accelerazione e frenata in curva; dopodiché, verificata la struttura, è stata condotta l’analisi di ottimizzazione topologica utilizzando il solutore OptiStruct (figura 1). L’analisi condotta ha portato al redesign della struttura ottenendo un risparmio in peso del 40% sulla massa totale e un incremento del 15% del rapporto rigidezza torsionale/massa. Vengono riportati infine i risultati ottenuti dal team all’evento italiano del settembre 2013 e i possibili sviluppi futuri per la struttura. In ultimo sono allegati tutti i disegni tecnici dei componenti progettati, realizzati tramite il modellatore CAD Solidworks (figura 2). Figura 1. Varie viste dell’element density dell’analisi di ottimizzazione Figura 2. Modello CAD 3D del telaio posteriore e alcuni disegni tecnici 2D dei componenti progettati Anno Accademico 2013/2014
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