Progettazione di un attenuatore d'impatto per vetture da Formula SAE con l'impiego di codici FEM = Impact attenuator design for a Formula SAE car using FEM code

Lo scopo del presente lavoro di tesi è la progettazione di una attenuatore d'impatto (IA) e della relativa paratia di supporto (AIP) per utilizzo su una vettura da formula SAE. Per la progettazione ci si è avvalsi di codici FEM commerciali, metodologia principe dell'analisi strutturale, poiché la ricerca di soluzioni analitiche al problema strutturale in casi complessi come il crash (problema dinamico e non lineare) è impensabile. Tale approccio consente, inoltre, di indagare l'effetto di un numero elevato di variabili in tempi ragionevoli e con costi contenuti. Il lavoro di tesi è partito dalla formulazione del problema elastico in forma analitica, introducendo, in seguito, gli aspetti dinamici e le varie forme di non linearità (geometrica, del materiale e contatto). Si è passati poi alla descrizione della meccanica del materiale e dei criteri di rottura per le diverse classi di materiali. Si sono discussi, quindi, i principali metodi risolutivi in forma approssimata con particolare riferimento al metodo degli elementi finiti (FEM), per poi passare alla descrizione di come il FEM gestisca la dinamica e i diversi tipi di non linearità. Dal regolamento vigente è possibile estrapolare alcuni requisiti che devono essere soddisfatti come dimensioni minime, accelerazioni massime consentite durante il transitorio sia come picco assoluto che come media, energia assorbita e metodo di collegamento. Si sono fissati, pertanto, alcuni parametri mentre altri (geometria e materiali) sono stati lasciati liberi di variare, così da proporre sei diverse configurazioni. A questo punto è descritta la fase di preprocessing, cioè la preparazione del modello FEM per i sei casi (creazione del CAD dei componenti, importazione della geometria e relativa meshatura, creazione ed assegnazione delle condizioni al contorno, creazione ed assegnazione dei materiali e dei laminati compositi, creazione ed assegnazione delle proprietà, definizione dei contatti e creazione delle output car). Dopo aver analizzato i risultati dei vari modelli, è stato scelto il più promettente, a partire dal quale si è cercato di ottimizzare la configurazione studiando una stack sequence apposita, per cui sono proposti ulteriori sei modelli, derivanti da quello scelto nella fase precedente. Si è operato, quindi, un secondo confronto e si è scelta la configurazione migliore. Infine sono stati proposti dei possibili sviluppi futuri.