Modello

La nostra prima proposta riguarda l'adozione di braccetti in fibra di carbonio in sostituzione di quelli originali in acciaio. La geometria dei nuovi braccetti è circolare cava con un diametro esterno di 20,1 mm. I braccetti sono pensati per essere realizzati con 12 strati di fibra di carbonio con spessore singolo di circa 0,2 mm, per uno spessore totale valutabile in 2,4 mm. La lunghezza è la medesima dei braccetti originali, essendo fissata la distanza tra i giunti al telaio e il portamozzo. Alle estremità dei braccetti, l'accoppiamento con il giunto originale e con gli uniball è assicurato da boccole in acciaio con foro M6 incollate tramite adesivo epossidico bicomponente.

 

Render del triangolo dotato di braccetti in fibra di carbonio

 

L'adozione di braccetti in fibra di carbonio permette di ottenere una rigidezza marginalmente superiore a quella dell'acciaio, ma con un notevole risparmio di peso. Lo stato di sforzo quasi esclusivamente di tipo assiale, quindi di trazione e compressione, è sopportato in modo eccellente dai materiali compositi come la nostra fibra di carbonio. Per l'incollaggio delle boccole è stata utilizzata una colla epossidica HYSOL EA 9360, scelta per avere un'ottima resistenza a sforzi di taglio e di pelatura. Abbiamo inoltre proposto per questo tipo di braccetti una boccola in acciaio con doppia superficie, esterna ed interna, per raddoppiare l'area effettiva dell'incollaggio e risolvere i saltuari problemi legati al cedimento dello stesso.

 

Render della boccola a doppia superficie

 

Analisi

Per effettuare le verifiche sui componenti in materiale composito ci siamo appoggiati ad un software specifico per analisi strutturali, ABAQUS. Con tale strumento è stato possibile definire correttamente le proprietà del materiale: i componenti in fibra di carbonio sono stati importati nell'ambiente come "shell" e le proprietà della fibra sono state definite come in tabella (vedi tabella carbonio); i vari strati di carbonio sono stati definiti con inclinazioni di 0° e 90° alternativamente, in modo da resistere meglio alle sollecitazioni rispetto alla direzione longitudinale. I braccetti sono stati quindi caricati assialmente con le stesse forze utilizzate per l'analisi sulla configurazione originale: sono stati verificati dapprima singolarmente, poi vincolati ai giunti mediante il comando "tie".

Stato di sforzo nel braccetto

Secondo l'analisi i braccetti sono verificati, la sezione maggiormente sollecitata appartiene alla boccola e raggiunge uno sforzo massimo nell'ordine dei 220 MPa, quindi, confrontato con i valori limite per l'acciaio è sicuramente verificata. Per quanto riguarda la parte in carbonio, lo stato di sforzo è molto contenuto e pienamente sopportato.

Massime deformazioni nel braccetto con estremo libero

 

Il valore di maggior interesse è di sicuro lo spostamento massimo che si raggiunge sul componente: secondo l'analisi in ABAQUS otteniamo valori massimi della deformata nell'ordine di 0,5 mm. Sebbene sia un numero elevato, tale valore non va confrontato con quello ottenuto nell'analisi della configurazione originale, in quanto la valutazione di questo spostamento è relativa ad un singolo braccetto vincolato in un solo estremo e non alla geometria completa del triangolo.