| dc.description.abstract | NTNU Gjøvik har fått låne en mockup av en Ferrari F399 Formel-1 bil som skal danne grunnlaget for flere bacheloroppgaver. Målet er å lage en kjørbar replika av bilen.
Våren 2020 har fire grupper jobbet med forskjellige problemstillinger tilknyttet bilen og denne gruppen fikk oppgaven med å lage en CAD-modell av chassiset, også kalt monocoque. Modellen er styrkeberegnet med elementmetoden, en mulig materialoppbygging av karbonfiberarmert epoksy er valgt og det er presentert mulige produksjonsmetoder.
CAD-modellen er utarbeidet i Solidworks med en 3D-scanning av mockupen som grunnlag. Ytterlige designvalg er gjort i samhandling med de andre gruppene, veileder og litteratursøk.
Teorien om materialvalg og laster monocoquen er utsatt for er i stor grad hentet gjennom litteratursøk, hvor lignende studentoppgaver, hovedsakelig innen Formula Student, har vært til stor hjelp.
Elementanalyse er utført med Ansys ACP. Dette er en modul i Ansys workbench som muliggjør modellering av detaljerte sandwichpaneler med flere lag karbonfiberduk og kjernemateriale. Simuleringen har tatt for seg fire forskjellige lastscenarioer for å verifisere at monocoquen har ønsket stivhet, vekt og styrke. Det er prøvd ut forskjellige materialtykkelser og konfigurasjoner for å optimalisere designet.
CAD-modellen som er designet ligger tett opp mot formen på mockupen, og der det har vært mulig er det utarbeidet fungerende grensesnitt mot andre deler av bilen. Det er imidlertid en del uavklarte momenter mot noen grensesnitt som gjør at ikke alle designelementer ferdigstilt. Det er funnet en materialsammensetning som ser ut til å tilfredsstille kravene som er satt til monocoquens egenskaper, selv om simuleringen avdekket noen problematiske områder i geometrien. Disse utfordringene er det kommet forslag til løsning på.
Det er presentert to mulige måter å produsere monocoquen på og gjort noen vurderinger om hvordan formene kan lages.
Prosjektet har levert en modell som er godt egnet for videre arbeid med bilen. Neste skritt for kommende bacheloroppgave vil være å konkretisere materialdetaljer og grensesnitt mot andre deler av bilen samt verifisere at styrkeberegningene holder mål med endelig design. | |
| dc.description.abstract | NTNU Gjøvik has been granted a mockup of a Ferrari F399 Formula-1 car that will form the basis for several bachelor's theses. The goal is to create a working replica of the car. In the spring of 2020, four groups have worked on various projects related to the car and this group was given the task of creating a CAD model of the chassis, also called the monocoque. The strength and stiffness is determined through finite element analysis, a valid configuration of the carbon fiber sandwich panels is selected and possible production methods are presented.
The CAD model was developed in Solidworks with a 3D scan of the mockup as the basis. Additional design choices have been made in collaboration with the other groups, supervisors, and literature searches. The theory needed for this thesis is largely derived from literature searches, where similar student assignments, mainly within the Formula Student, have been of great help. Element analysis was performed with Ansys ACP. This is a module in Ansys workbench that enables modeling of detailed sandwich panels with multiple plies of carbon fiber cloth and core material. The simulation has considered four different load scenarios to verify that the monocoque has the desired stiffness, weight and strength. Different material thicknesses and configurations have been tested to optimize the design.
The CAD model that is designed is close to the original design, and where possible, a working interface has been developed against other parts of the car. However, due to unclear details about some of the interfaces some details are left out of this thesis. A material composition has been found that seems to satisfy the requirements set for the monocoque properties, although the simulation revealed some problematic areas in the geometry. These problems have been addressed.
Two possible ways of producing the monocoque are presented and some assessments are made on how the molds can be made.
The project has delivered a model that is well suited for further work on the car. The next step for upcoming bachelor theses will be to specify material details and interfaces with other parts of the car, as well as verify that the structural strength meet the final design specifications. | |
