Studio preliminare per impatto di vetture da competizione

This work has to investigate the capability of energy absorption of a composite-honeycomb sandwich racing car nosecone during crash test. A static characterization of the composite material, SAATI CC204 ER432 42%, has been made by a static tensile test in agreement with standards. Experimental results has been compared with numerical model ones, made with LsDyna®, finding a satisfactory match. The lamination sequence of both samples and models is the same used in the real nosecone structure in parts that absorb the energy during the crash. Material characteristics that has been found and numerical validated has been used for both nosecone crash model and cylinder models. Cylinders have been used for the preliminary analysis of the carbon fabric composite capability of energy absorption. From test results has been possible note that the specific energy absorption (SEA) is about 68 J/g. It is a good value if it has been compared with SEA calculated for other similar materials. It has been observed, both experimentally and numerically, that the presence of a trig in the upper part of the cylinder can drastically influence results. It has been also made a patch test study in order to compare different kind of element and formulation implemented in LsDyna®. A bending numerical test has been used for the creation of an equivalent metallic honeycomb shell element used instead of the solid LsDyna® element Mat_026 in the nosecone model.

Scopo principale di questo lavoro è lo studio ed analisi delle capacità di assorbimento di un musetto di vettura da competizione realizzato con tessuto in fibre di carbonio e nido d’ape metallico durante le prove di crash. Preliminarmente è stato effettuata una caratterizzazione statica del materiale composito, SAATI CC204 T800 ER432 42%, attraverso la realizzazione di prove di trazione secondo quanto prescritto dalle normative, i cui risultati sperimentali sono stati confrontati con le soluzioni ottenute in modelli numerici realizzati con LsDyna®, riscontrando una soddisfacente corrispondenza. La sequenza di laminazione dei provini e dei modelli è dettata dalla laminazione presente sul musetto, più precisamente nella zona che al vero assorbe l’energia durante l’urto. Le caratteristiche del materiale ottenute e validate a livello numerico sono state impiegate per la modellazione del musetto e di cilindri a crash. L’uso di cilindri da testare a crash è volto alla valutazione preliminare delle capacità di assorbimento del tessuto in fibre di carbonio. Dalle prove effettuate è stato possibile osservare come l’ energia specifica assorbita (SEA) si attesti in un intorno di 68 J/g, valore che, confrontato con altri compositi in carbonio, consente di affermarne la buona capacità di assorbimento. É stato possibile inoltre riscontrare, sia sperimentalmente che numericamente, come la presenza di smusso iniziale sul bordo superiore del cilindro influenzi fortemente i risultati ottenuti. La modellazione del musetto ha richiesto inoltre uno studio ed un confronto tramite patch test tra alcune tipologie di elementi e formulazioni diverse implementate in LsDyna®. Una modellazione numerica di prove di flessione è stata impiegata per la creazione di un elemento equivalente a shell della formulazione a solido del riempitivo a nido d’ape metallico.