Modellazione agli elementi finiti e validazione di un sistema di sicurezza HANS in ambito della sicurezza passiva = Finite Element Modeling and Validation of a HANS Safety System for passive safety

Il progetto di tesi presentato in collaborazione con la Federazione Internazionale dell’Automobile (FIA), ha come obiettivo quello di realizzare e validare un modello FEM di un dispositivo di sicurezza HANS, il quale é ampiamente utilizzato nell’ambito del motorsport. Per raggiungere tale obiettivo, il primo step è quello di creare, il modello agli elementi finiti basato sul CAD del dispositivo. Ottenuto tale modello FEM, il passo successivo è costituito dalla fase di validazione: l’idea è quella di creare un set-up di laboratorio in cui il dispositivo reale viene sottoposto ad una precisa condizione di carico e successivamente di simulare tale set-up utilizzando il modello creato in precedenza. In particolare, l’idea é quella di applicare una condizione di carico tale da sottoporre il dispositivo a torsione con l’obiettivo di valutarne la rigidezza. Per questo motivo, viene in primo luogo realizzato un sistema di supporto del dispositivo attraverso la tecnica del 3D printing, al fine di poter vincolare l’HANS al banco di prova ad un’estremità. La fase successiva consiste nell’andare ad applicare un carico statico crescente all’estremità libera del dispositivo, in modo tale da misurare gli spostamenti di quest’ultima parte, utili per valutare la rigidezza del sistema stesso. Definite le prove sperimentali, si passa alla fase di validazione del modello, tramite il programma LS-Dyna: ricreando le stesse condizioni delle prove, è possibile, attraverso delle analisi di sensitività dei parametri relative al tipo di materiale utilizzato per il modello FEM, apportarne delle modifiche, al fine di ottenerne un comportamento numerico che sia congruente con quello reale. Infine, l’ultima fase del processo consiste nell’andare a ricreare, per il modello FEM, il set-up sperimentale definito nella norma FIA 8858-2010, la quale rappresenta una prova di omologazione in cui vengono indicate le condizioni di vincolo e di carico a cui sottoporre il dispositivo HANS: in particolare, dopo aver fissato le estremità del dispositivo HANS con delle cinghie, il carico viene applicato alle estremità libere del Tether, ossia una cinghia inserita nella parte superiore del dispositivo che, in condizione di normale uso, permette il collegamento del dispositivo stesso con il casco del pilota. I risultati di questa prova sono quindi confrontati con i risultati della simulazione numerica. Ottenuti dei risultati congruenti, il modello può essere definito validato