Multibody Simulation of a Formula Student Race Car

Abstract

Denne masteroppgaven fokuserer på utviklingen av en omfattende multibody-simulering for en formel student racerbil. Simuleringsmodellen ble laget ved bruk av Altair-miljøet, med stor vekt på å oppnå høy nøyaktighet i systemmodellering. Spesielt var stivheten, dekkene, aerodynamikken, drivverket og føreren integrert i simuleringsmodellen.

Et sentralt aspekt ved denne modellen var konfigurerbarheten, som muliggjør bruk av både konstante nominelle parametere og variable parametere for å utføre parameterstudier. Ved å implementere denne tilnærmingen ble effekten av variasjoner i vekt og hjulopphengsstivhet på kjøretøyets oppførsel grundig undersøkt. Spesifikt ble to forskjellige hjulopphengsstivheter analysert, og omfattet både toe- og camberjusteringer.

Gjennom den gjennomførte parameterstudien ble det funnet verdifull innsikt angående påvirkningen av vekt og hjulopphengsstivhet på racerbilens ytelse og kjøreegenskaper. Denne forskningen bidrar til optimalisering og forbedring av racerbiler for Formula Student ved å gi en dypere forståelse av forholdet mellom disse nøkkeldesignfaktorene.

Totalt sett presenterer denne masteroppgaven et robust multibody-simulerings-rammeverk for racerbiler for Formula Student, som muliggjør nøyaktig modellering og analyse av komplekse dynamiske hendelser. Funnene og metodene som presenteres her, tjener som en verdifull ressurs for fremtidig racerbildesign og -utvikling.

This master thesis focuses on the development of a comprehensive multibody simulation for a formula student race car. The simulation model was created using the Altair environment, with a strong emphasis on achieving high accuracy in system modeling. Notably, the suspension, tyres, aerodynamics, powertrain, and driver were meticulously incorporated into the simulation model.

A key aspect of this research was the configurability of the model, allowing for the utilization of both constant nominal parameters and variable parameters for conducting parameter studies. By implementing this approach, the effects of weight and suspension stiffness variations on the vehicle's behaviour were extensively investigated. Specifically, two different suspension stiffnesses were analysed, encompassing both toe and camber adjustments.

Through the conducted parameter study, valuable insights were obtained regarding the influence of weight and suspension stiffnesses on the race car's performance and handling characteristics. This research contributes to the optimization and enhancement of formula student race cars by providing a deeper understanding of the relationships between these key design factors.

Overall, this master thesis presents a robust multibody simulation framework for formula student race cars, allowing for accurate modelling and analysis of complex dynamic events. The findings and methodologies presented herein serve as a valuable resource for future race car design and development endeavours.