Sviluppo di metodi per la verifica a fatica di componenti soggetti a vibrazioni in vetture racing e stradali

Each component mounted in a moving car is continuously subjected to vibrations of various kinds, caused by the roughness of the road surface or by the harmonic accelerations coming from the rotating masses of the engine. If the magnitude of the vibrations is high and the component has not been properly verified, the latter may break due to fatigue. This thesis work aims to develop and validate methods of fatigue verification of components subject to vibrations in racing and road cars, which take into account the actual vibrational damage the component is subjected to in its life, both in terms of mission profile (map of use of engine speeds), and in the type of forcing loads. Starting from the data provided by the engine manufacturer, or directly from the data acquired on the static bench or on the track, it is possible to characterize the vibration of the engine in the frequency domain, and to predict the durability of components mounted to it. The context of application of the methods will be the high-performance automotive field, in which the pursuit of performance is a primary objective in the design of components. Having a validated analysis procedure that contemplates the creation of a virtual test tailored to the individual track, allows to reduce the weight of the component without compromising its reliability.

Ogni componente montato in una vettura in movimento è sottoposto in modo continuo a vibrazioni di varia natura, causate dalla rugosità del manto stradale o dalle accelerazioni armoniche provenienti dalle masse rotanti del motore. Se l’entità delle vibrazioni è elevata e il componente non è stato adeguatamente verificato, quest’ultimo può incorrere in rottura per fatica. Questo lavoro di tesi si propone di sviluppare e validare dei metodi di verifica a fatica di componenti soggetti a vibrazioni in vetture racing e stradali, che tengano conto dell’effettivo danneggiamento vibrazionale a cui il componente è sottoposto in vita, sia in termini di mission profile (mappa di utilizzo dei regimi motore), sia nella tipologia della forzante. Partendo dai dati forniti dal costruttore del motore, o direttamente dai dati acquisiti al banco statico o in pista, è possibile caratterizzare la vibrazione del motore nel dominio della frequenza, e prevedere la durabilità dei componenti collegati ad esso. Il contesto di applicazione dei metodi sarà l’ambito automotive ad alte prestazioni, in cui la ricerca della performance è un obiettivo di primaria importanza nella progettazione dei componenti. Dotarsi di una procedura di analisi validata che contempla la creazione di un test virtuale su misura del singolo tracciato, consente di ridurre il peso del componente senza scendere a compromessi nell’affidabilità di quest’ultimo.