Formula Studentin törmäystestin FEM-analyysi

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin vuoden 2013 Metropolia Motorsportin HPF13E Formula Student -kilpa-autoon. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli simuloida kilpa-autolle tehty sääntökirjan mukainen törmäystesti ja vertailla simuloinnista saatuja tuloksia käytännön testin tuloksiin, sekä tutkia olisiko simuloinnista hyötyä yhtenä suunnittelun työkaluista tulevia formuloiden törmäysvaimentimia suunniteltaessa.

Työssä käydään aluksi läpi yleisiä autoteollisuudessa käytettäviä kolariturvallisuuden testejä sekä FEM-simuloinnin käyttöä yleisesti autotekniikassa. Yleiskatsauksen jälkeen työssä käsitellään törmäysvaimentimelle sekä törmäystestille asetetut vaatimukset. Vaatimusten jälkeen työssä käydään läpi simuloinnin valmistelu ja varsinainen törmäystestin simulointi, sekä tulosten analysointi. Kaikki simuloinnit suoritettiin Abaqus/CAE 6.13-1 -ohjelmalla sekä kaikki tarvittavat 3D-mallinnukset suoritettiin Catia V5R20 -ohjelmalla. Simuloinnin pääpaino oli törmäysvaimentimen simulointi ja sen tulosten vertailu dokumen-toituun törmäystestiin.

Asetettuihin tavoitteisiin päästiin ja työssä tehtiin hyödyllisiä huomioita tulevaisuutta varten törmäysvaimentimen suunnittelua helpottamaan ja nopeuttamaan. Työssä on kuvattu simulointi ja sen vaatimat valmistelut ja näin ollen työtä voidaan käyttää tukimateriaalina seuraavia törmäysvaimentimia suunniteltaessa.

This Bachelor’s thesis was assigned by Metropolia Motorsport and their 2013 racing car HPF13E. The objective of the thesis was to simulate a frontal crash test based on the FSAE rules and compare the simulated results to the results from the real frontal crash test. One objective was also to find out if Metropolia Motorsport can get advantage with simulation when they design a new impact attenuator.

First the main crash tests in the automotive industry and the use of FEM-analyses in the automotive industry were studied and analyzed. After this overview part the thesis explains/deals with the requirements and standards for FSAE impact attenuator and crash testing. After that thesis preparing the simulations, execution of the main crash test simulations and analyzing the results. All the simulations were carried out using Abaqus/CAE 6.13-1 software and all the 3D-models needed were made with Catia V5R20 -software. The main goal in the simulations was analyzing the impact attenuator and comparing the simulation results to the results from real crash tests that had been documented earlier

Objectives set for the thesis were achieved. Also a few useful observations which will make the design of future impact attenuators easier and faster were made during the simulations.