La fase di progettazione: Analisi ad Elementi Finiti
L’ultimo passo della fase di progettazione consiste nel verificare e dimensionare opportunamente le sezioni delle travi , nonché determinare e rinforzare gli eventuali punti critici della struttura.
Per fare questo andrebbero impostate delle approfondite analisi ad elementi finiti, per valutare sollecitazioni e deformazioni durante il moto del veicolo. Ancora meglio sarebbe simulare al computer dei crash test in modo da valutare il comportamento delle strutture in caso di impatto e verificare ulteriormente il comportamento dei telai sacrificali.
Purtroppo però realizzare delle analisi fem approfondite richiede molto tempo, la simulazione di crash test addirittura mesi, e cosa ben più importante in questo momento del nostro percorso universitario non possediamo ancora il bagaglio tecnico scientifico necessario per effettuare tali studi.
Di conseguenza abbiamo deciso di realizzare delle più semplici analisi fem valutando il comportamento del veicolo nel caso statico. Questo ci permetterà di avere una idea di dimensioni necessarie delle travi e dei punti critici del telaio. Qualora poi l’azienda sia interessata a questo progetto potrà lei stessa svolgere tutte le analisi che riterrà necessarie per valicare le strutture.
L’analisi fem, come la modellazione, è stata eseguita attraverso il software CATIA, che purtroppo non permette di studiare il comportamento di un assembly nella sua totalità: questo non costituisce un insormontabile problema, perché cellula, telaio sacrificale e lamina di entrambe le strutture realizzati in lega di alluminio e dunque, in un analisi di primo livello, ci siamo permessi di considerarli un corpo unico, sommandoli in maniera booleana. Per semplicità la lamina è stata esclusa dall’analisi, anche in accordo con il fatto che la struttura che supporta i sedili si scarica direttamente sulla cellula. Del resto questa aumenterebbe la rigidezza dell’intero telaio, e dunque se l’analisi offrirà dei buoni risultati, a maggior ragione la struttura lavorerà meglio con la lamina stessa. In pratica è come metterci in una condizione sfavorevole.La stessa operazione è stata eseguita per la barra anti-intrusione: lo sforzo di un corpo infatti dipende dalla geometria e dalle forze ad esso applicate, e non dal materiale, dunque il risultato delle analisi sarà corretto, quantomeno in termini di sforzi. Per quanto riguarda le deformazioni sappiamo invece che Catia le calcola come rapporto tra lo sforzo ed il modulo elastico del materiale. Di conseguenza, per conoscere le deformazioni reali della barra anti-intrusione sarà sufficiente dividere gli sforzi che fornisce il software per il Modulo Elastico del materiale con cui è realizzata.
Scendendo più nello specifico, abbiamo quindi valutato quali vincoli scegliere per bloccare a terra la struttura e quali forze applicare ad essa.
Per vincolare la struttura è stata scelta una
schematizzazione semplificata,ovvero sono state applicate delle cerniere in corrispondenza dei supportidegli ammortizzatori. Tale scelta si discosta dalla realtà, ma ai fini del nostro lavoro risulta tutto sommato ragionevole.Per una analisi corretta infatti avremmo dovuto tenere in considerazione le rigidezze dei diversi organi componenti le sospensioni,ed inoltre la presenza di vincoli cedevoli.
Il carico applicato alla struttura è stato determinato ponendosi in condizioni sfavorevoli,ovvero eccedendo rispetto alle condizioni medie. Si è deciso di caricare con 5000 N la parte posteriore in corrispondenza della superficie di appoggio del vano batterie, con 3000 N la superficie costituente il pianale, ipotizzandlo caricato dal peso di due persone (circa1250 N ciascuna) e dei motori (circa 250 N l’ uno), e con 600 N la parte anteriore. E’ stato inoltre inserito il peso specifico proprio del materiale (780000 N/m^3).