• FEM analysis
• Multibody analysis
• NVH
• Origami isolators
• Quasi Zero Stiffness

Questo lavoro si propone di analizzare le proprietà dinamiche di un isolatore di tipo Origami a rigidezza quasi nulla per applicazioni in ambito automotive. L’eccesso di vibrazioni in abitacolo potrebbe causare sensazioni di discomfort per il guidatore e i passeggeri oppure potrebbe intaccare diversi componenti della vettura portandoli ad un’usura accelerata e alla riduzione dell’affidabilità complessiva del veicolo. I sistemi di isolamento dalle vibrazioni in vettura, ad esempio, sono usati per ridurre le sollecitazioni trasmesse da motore a telaio o per ridurre le vibrazioni trasmesse dal suolo stradale sulle componenti della trasmissione. Studi recenti sui metamateriali hanno dimostrato la possibilità di ricavare una condizione di rigidezza quasi nulla in un intorno del punto di equilibrio dell’isolatore. Di conseguenza, la caratteristica di rigidezza risultante si suppone altamente non lineare e prossima allo zero nel punto di lavoro del sistema. Lo studio parte da una ricerca bibliografica e relativa analisi teorica per comprendere i principi fondamentali di questi isolatori e il modello origami da studiare in seguito. Successivamente si propone un modello 3D di un isolatore KOM da studiare mediante simulazioni numeriche FEM e Multibody, le prime per definire come i parametri progettuali influenzino il comportamento del meccanismo sotto diversi carichi di lavoro e le seconde per determinare le proprietà dinamiche del sistema. Dopo lo studio numerico è stato prodotto tramite stampa 3D un prototipo utilizzato per test sperimentali statici. Da questi risultati sono stati rifiniti i modelli numerici FEM e Multibody in modo da farli riflettere con quanto ricavato dai test fisici.

The proposed work is supposed to analyse the dynamic properties of a Quasi Zero Stiffness (QZS) origami-like isolator for automotive applications. Excessive vibrations can result in discomfort for the driver and passengers or affect various car components and systems, leading to accelerated wear and decrease the vehicle reliability. Vibration isolators in a car are used, for instance, to reduce the vibration coming from the engine to the chassis or to reduce the transmitted vibration through the drivetrain components coming from the road inputs. Recent studies on metamaterials showed the possibility to reach a QZS condition around the equilibrium point of the isolator. The resulting stiffness characteristic it is supposed to be highly non-linear and the tangent stiffness close to zero near the system working point. The study has been conducted starting from a bibliographic search and theoretical analysis to understand the fundamental principles and the origami-like model to be studied. Then a 3D model of a KOM isolator has been proposed and studied numerically with FEM analysis, to understand which design parameters mostly affect the overall mechanism behaviour under a working load condition, and Multibody analysis, to define its dynamic properties. After the numerical study, a 3D printed prototype has been used for static experimental tests and their results were used to refine the FEM and Multibody model to reflect the real counterpart.