Dissertação

{pt_PT=Project of the Rear Wing of a LMP3 Race Car} {} EVALUATED

{pt=Esta tese acompanha todo o trabalho de actualização e optimização da nova asa traseira do Protótipo LMP3 ADESS-03. O trabalho desenvolvido está incluído no processo de actualização do carroçaria do mesmo protótipo para os novos regulamentos de 2019. Para começar, o modelo CAD da asa foi alterado devido a defeitos estruturais existentes no modelo anterior. De seguida, foi definido um layup standard e avaliada a sua rigidez estrutural recorrendo a estudos de elementos finitos. Com base nos resultados desses estudos, foram definidos objectivos para optimização da estrutura da asa de maneira a obter a maior rigidez possível para a menor massa possível. Recorrendo ao solver Optistruct e a um novo algoritmo desenvolvido para simplificar a forma do resultado da optimização, foi atingido um layup ideal que apresentava uma rigidez 73% superior apesar de ser 12% mais pesado. Com base no resultado optimizado foi analisado todo o processo de fabrico, desenhados os moldes e por último, realizado um estudo para prever o custo relativo da peça comparativamente ao layup original. Os resultados deste estudo colocaram o layup optimizado fora do plano de fabrico devido ao custo total ser 479% superior ao layup standard. Com base no layup optimizado, foi testado um novo layup simplificado que não só teria melhor comportamento mecânico que o layup standard mas seria também significativamente mais barato que o layup optimizado. No final, a asa optimizada pesa 20% menos que o layup standard, é 54% mais rígida para um aumento de custo de produção de 163%., en=This thesis follows all the design and optimization work of the new rear wing for the ADESS-03 LMP3 prototype. The work developed is included on the process of updating the bodywork of the prototype to comply with the new 2019 regulations. To start, the CAD model was updated due to structural defects existing on the previous model. After, a standard layup was defined and its structural integrity evaluated using FEA studies. Based on the results from those studies, objectives were defined for the wing optimization to obtain the stiffest structure possible for the least possible mass. Using Optistruct and a new algorithm developed to simplify the shape of the optimization process, an ideal layup was obtained that allowed for 73% less displacement to an increase in mass of 12%. Based on the optimized result, the whole manufacture process was analysed, the moulds were designed and finally, a study was performed to try to estimate the relative cost of the optimized layup compared to the standard layup. The results of this study placed the optimized layup outside of the manufacturing plan due to the total cost being 479% higher than the standard layup. Based on the optimized layup, a new simpler layup was tested that should have a better mechanical behaviour than the standard layup while being significantly cheaper than the optimized layup. In the end, the optimized wing weights 20% less than the standard layup, is 54% stiffer while being 163% more expensive to manufacture.}
{pt=Protótipo LMP3, Optimização Estrutural, Materiais Compósitos, Análise de Custo, en=LMP3 Prototype, Structural Optimization, Composite Materials, Cost Analysis}

Novembro 6, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Pereira Dias

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar