Dissertação

{pt_PT=Numerical and Experimental Analysis of the Suspension Connection Zone of a Formula Student Monocoque Chassis} {} EVALUATED

{pt=As estruturas sandwich são maioritariamente utilizadas em desporto motorizado e na indústria dos transportes devido à elevada rigidez à flexão aliada ao seu baixo peso. Apesar destas propriedades, são fracas quando sujeitas a esforços localizados, sendo necessário um reforço para conseguir distribuir a carga numa área maior. Normalmente, os reforços usados são insertos mas, neste trabalho, é introduzida uma nova solução onde o núcleo é retirado numa certa zona e a camada interior é unida à exterior criando um ponto rígido de conexão chamado chanfro. O chassis monocoque é a base de um carro de corrida, portanto as outras peças estão ligadas ao mesmo transmitindo esforços. Este trabalho foca-se na área de ligação da suspensão ao chassis monocoque da equipa FST Lisboa, analisando estas duas soluções em termos de diâmetro do inserto e geometria do chanfro. Foi criado um modelo de elementos finitos para comparar as diferentes geometrias, primeiro isoladamente e depois quando incluídas num quarto de suspensão. Seguidamente, para as geometrias com melhores resultados foi feita a optimização do laminado. Para validar o modelo analítico, quatro provetes de cada uma das soluções foram construídos e ensaiados usando um aparato desenvolvido para o ensaio de arranque. Os modos de falha revelaram-se semelhantes aos previstos teoricamente e uma correlação entre resultados experimentais e analíticos foi obtida, sendo mais precisa para o caso dos insertos, provavelmente devido a erros na manufactura dos chanfros. Por último, os resultados foram aplicados na construção do monocoque do novo protótipo da equipa., en=Sandwich structures are widely used in motorsport and transportation industry due to their high bending stiffness allied to lightweight characteristics. Despite these properties, they are very weak in withstanding localized loads, requiring a reinforcement to disseminate loads into a larger area. Normally, those reinforcements are inserts but, in this work, a new approach is studied where the honeycomb core is locally removed and the inner skin joins the outer one, creating a rigid attachment point known as chamfer. The monocoque chassis is the central piece of a racing car, so all other parts are connected to it, transmitting loads. This work focuses on the suspension attachment area of FST Lisboa's formula student monocoque chassis, analysing these two types of reinforcements in terms of inserts diameter and chamfer geometry. A finite element model was built in order to set the comparison between the different geometries, first separately and then when included in a suspension quarter. Subsequently, the geometries with the finest results were chosen and a laminate optimization was made. Lastly, for validation of the analytic model, four specimens of each one of the two approaches were produced and a pull-out test was performed, with a custom developed apparatus. Failure modes similar to those theoretically previewed were achieved and a correlation between the experimental and analytical results were found for inserts and chamfers. Chamfers results were distant probably due to some manufacturing errors. Lastly, the results were applied in the construction of the team's new prototype monocoque.}
{pt=estruturas sandwich, chassis monocoque, insertos, elementos finitos, ensaio de arranque, en=sandwich structures, monocoque chassis, insert, finite element analysis, pull-out test}

Junho 18, 2019, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Virgínia Isabel Monteiro Nabais Infante

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Luís Alberto Gonçalves de Sousa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar