Kilpa-ajoneuvon rungon jäykkyyden ja turvakaarien kehittäminen FE-analyysien avulla

Abstract

Lopputyö käsittelee kilpa-ajoneuvon kehitystyötä, erityisesti sen runko- ja turvakaarirakenteiden kehittämistä simulointiohjelmalla tehtyjen FE-analyysien perusteella.

Runkorakenne on mallinnettu Ferrari 308 GTB kilpa-ajoneuvosta käyttäen AutoCad Inventor 3D -mallinnusohjemaa. Alkuperäiseen runkorakenteeseen on tehty muutoksia ja muutosten vaikutuksia rungon käyttäytymiseen on selvitetty analyysien avulla. FE-analyysit on tehty mallinnetulle lähtökohtana olevalle runko- ja turvakaarirakenteelle sekä muutetuille rakenteille.

Tavoitteena on parantaa runkorakenteen vääntö- ja taivutusjäykkyyttä. Turvakaarien muutokset tehdään Fédération Internationale de I’Automobile historic sääntöjen ja luokitustodistuksen sallimissa rajoissa. Korirakenteiden ja mukavuustekijöiden vaikutus muutostöihin otetaan huomioon suunnittelussa.

Parhaimmalla rakennemuutoksella saavutettiin vääntöjäykkyyden parannusta noin 9 % lähtökohtaiseen rakenteeseen verrattuna. Rakenneratkaisuiden painon muutokset otettiin huomioon yhteenvedossa ja niiden perusteella muodostettiin tehollinen vertailukaavio. Parasta rakennemuutosta verrattiin Nascar Winston Cup runkorakenteiden vääntöjäykkyysarvoihin.

Valmiit ratkaisut ja tulokset lopputyöstä luovutetaan Mäkelä Auto-Tuning Oy:lle ja tulokset ovat suosituksia runko- ja turvakaarirakenteen parantamiselle. Tulokset osoittavat rakenteen heikot kohdat sekä parannusehdotukset.

This thesis deals with the chassis development work of a racing car chassis and roll cage by using the finite element method computer program.

The chassis is modelled from the Ferrari 308 GTB racing car by using the AutoCad Inventor 3D -modeling program. There are upgrades that had already been done to original chassis and some of those upgrades are studied in the analyses. The finite element analyses are computed to the starting point structure and remodeled structures.

The goal of this thesis is to improve the torsional and bending stiffness of the chassis. The modifications of the roll cage will be made within the limits of the Fédération Internationale de I’Automobile historic regulations and certificate of classification. The body panels and comfort factors of the driver are taken into account when the modifications are sketched.

The best result of the analyses is the improvement by 9 % in torsional stiffness compared to the starting point structure. The remodeled structure weight change is taken into account. The effective value figure of the torsional stiffness and weight change has been done. The stiffest remodeled structure of Ferrari is compared to the values of the torsional stiffness of the Nascar Winston Cup racing car chassis.

The results of this thesis are presented to Mäkelä Auto-Tuning Oy and the results are the recommendations of the chassis and roll cage improvements. The results pointed the weak spots of the original chassis and gave the solutions of the chassis and roll gage improvement.