Validazione tramite analisi ad elementi finiti di un modello analitico per il dimensionamento di inserti per una monoscocca Formula SAE in struttura sandwich CFRP con anima in nido d'ape d'alluminio

L'elaborato si pone l'obiettivo di mostrare la procedura di validazione tramite analisi ad elementi finiti, di un modello analitico per il dimensionamento di inserti da posizionare all'interno di una monoscocca di un prototipo Formula SAE, realizzata in struttura sandwich CFRP con anima in nido d'ape in alluminio. L'esigenza di utilizzare degli inserti (solitamente in alluminio o carbonio), e di conseguenza di dimensionarli, nasce da un problema concreto, ossia la perdita di rigidezza locale della monoscocca in corrispondenza degli attacchi delle sospensioni a telaio, che influisce negativamente sulla dinamica del veicolo. Si è ipotizzato che la causa di questo fenomeno sia l'instabilità localizzata delle celle di honeycomb nelle vicinanze dei collegamenti bullonati, dovuta ad uno sforzo di taglio che il materiale d'anima subisce. La presenza di un inserto permette quindi di trasmettere più efficacemente tali tensioni tra il collegamento bullonato e la monoscocca, riducendo lo stress che l’honeycomb subisce e facendo in modo che non superi mai il valore critico tale per cui si avrebbe un cedimento locale del materiale d’anima. Negli anni passati alcuni membri del Team di Formula SAE dell'Università di Padova hanno sviluppato un modello analitico per la determinazione delle tensioni di taglio trasmesse al core che possono essere confrontate con quelle massime ammissibili, sfruttando come variabili in ingresso le dimensioni dell'inserto all'interno della monoscocca e il carico proveniente dalle sospensioni, agente nel punto considerato. Tale modello è essenziale per una corretta progettazione degli inserti ed è stato validato tramite analisi strutturale FEM. La relazione contiene una breve introduzione teorica al problema riscontrato e mette in evidenza il set-up della simulazione FEM per la validazione del modello sopracitato (eseguita tramite il software Hypermesh-Optistruct), i risultati ottenuti e le ipotesi sui possibili motivi di discrepanza tra modello analitico e modello numerico.