Riassunto analitico
Questa tesi si focalizza sull'Analisi agli Elementi Finiti dei Rear Brake Duct utilizzati nelle competizioni di Formula 1. I Rear Brake Duct sono sono sostanzialmente i condotti dei freni posteriori, componenti aerodinamici installati nella parte posteriore delle vetture da corsa per migliorare l'efficienza aerodinamica e il raffreddamento del sistema frenante. Lo studio mira a valutare le prestazioni strutturali di questi componenti, considerando i carichi principali che agiscono su di essi: carichi aerodinamici e carichi inerziali. Per condurre l'analisi strutturale, viene impiegato il Metodo degli Elementi Finiti (FEM).
I carichi aerodinamici costituiscono una parte cruciale dell'analisi, vengono ottenuti dalle simulazioni CFD, le quali valutano le forze e i momenti generati dal flusso d'aria sulla superficie dei componenti dell’assieme. Questi dati vengono successivamente importati nel modello FEM in modo da determinare gli effetti dei carichi aerodinamici sulla struttura. Allo stesso modo, i carichi inerziali vengono implementati nel modello e sono ottenuti dalle misurazioni in pista, prendendo in considerazione le accelerazioni, le decelerazioni e le fasi di sterzata del veicolo durante le competizioni.
Attraverso l'analisi FEM, diventa possibile valutare la distribuzione dello stress strutturale, delle deformazioni e delle vibrazioni del Rear Brake Duct. Ciò consente l'individuazione delle aree critiche in termini di stress meccanico e agevola le decisioni di progettazione per migliorare le prestazioni e la durabilità del componente.
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Abstract
This thesis focuses on the Finite Element Analysis of Rear Brake Ducts used in Formula 1 competition. Rear Brake Ducts are aerodynamic components installed at the rear of race cars to improve aerodynamic efficiency and brake system cooling. The study aims to evaluate the structural performance of these components, considering the primary loads acting on them: aerodynamic loads and inertial loads. To conduct the structural analysis, the Finite Element Method (FEM) is employed.
Aerodynamic loads constitute a crucial part of the analysis, they are obtained from CFD simulations, which evaluate the forces and moments generated by the airflow on the component's surface. These data are then imported into the FEM model to determine the effects of aerodynamic loads on the structure. Similarly, inertial loads are implemented in the model and obtained from on-track measurements considering the vehicle's accelerations, decelerations and steering phases experienced during competitions.
Through FEM analysis, it becomes possible to assess the distribution of structural stress, deformations and vibrations of the Rear Brake Duct. This enables the identification of critical areas in terms of mechanical stress and facilitates design decisions to improve performance and durability of the component.
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