Analisi numerico-sperimentale di prove statiche su roll cage di una vettura da competizione

The roll cage is a particular protective structure, installed on competition vehicles in order to protect the pilot from being injured in an accident, particularly in the event of a rollover. The main role of this structure is to absorb the kinetic energy generated during the impact. In this regard, FIA (Federation Internationale de l’Automobile) has imposed to approve this structure according to its regulation before participating in motorsports competitions. A roll cage model was tested at the LaST (Laboratory for Transport Safety) of the Politecnico di Milano, in order to approve that model according to FIA regulations [1]. Two static load tests were carried out on the main rollbar and front rollbar of this model. Using experimental tests in displacement control conditions, critical forces on the structure were also deterimened. This work developed in this dissertation is related to a numerical model for the aforementioned static tests, with the aim of validating the experimental approval tests. It was used the software HyperMesh to create the mesh of the CAD model of the roll cage, then the static analysis was carried out using the finite element code LS-DYNA. An implicit analysis was choosed for this static problem. Finally, they will be presented the results of the experimental tests and their numerical correlation.

Il roll cage e una particolare struttura protettiva installata su vetture da competizione` per salvaguardare il pilota in caso di gravi incidenti, in particolare l’incidente che comporta il ribaltamento della vettura (rollover). Il ruolo principale di tale struttura e di` assorbire l’energia cinetica generatasi durante l’impatto. A tale proposito, FIA (Federation Internationale de l’Automobile) ha imposto di omologare tale struttura secondo un regolamento prestabilito prima di partecipare alle gare del motorsport. Un modello roll cage e stato collaudato presso il` LaST (il laboratorio di Sicurezza dei Trasporti) del Politecnico di Milano, al fine di omologarlo secondo il regolamento di FIA [1]. Sono state svolte due prove di carico statico applicate sull’arco principale e l’arco anteriore di tale modello. Le prove sperimentali sono state eseguite con controllo sullo spostamento di un sistema idraulico che schiaccia staticamente il roll cage al fine determinare le forze critiche sulla struttura. Il presente lavoro di tesi descrive lo sviluppo di un modello numerico per le due prove in esame, con l’obiettivo di validare le prove sperimentali di omologazione. Attraverso il software HyperMesh la geometria CAD e stata discretizzata, ed in seguito attraverso` il codice ad elementi finiti LS-DYNA si sono riprodotte le due prove statiche, scegliendo per esse lo schema di integrazione temporale implicito. Infine, saranno presentati i risultati delle prove sperimentali e della relativa correlazione numerica.