Riprogettazione di un forcellone di un motoveicolo ad alte prestazioni in materiale composito

Composite materials represent the most used technology for high specific strength and stiffness structural elements. These materials, typically used in aeronautical field, begin for the last few years to find valid applications in motorcycle field, especially in competitive sector. The scope of work consists precisely in the redesign of the aluminum alloy rear fork produced by MV Agusta, and mounted on F4 1000R MY 2010, in composite materials. The research is based on numerical analysis with a finite elements model close to the original shape of the rear fork. With dimensional loads, obtained with a specific dynamic model, it was initially possible to identify any criticality of the metal rear fork. These results are then used for the development of the composite rear fork numerical model. The latter was then used to conduct a study of sensitivity on the stiffness with the characteristics of the laminate. Finally is executed a numerical analysis of structural optimization that can identify the particular sequence of lamination to provide maximum rigidity.

I materiali compositi rappresentano la tecnologia più impiegata per la realizzazione di elementi strutturali dalle resistenze e rigidezze specifiche elevate. Questi materiali, tipicamente aeronautici, incominciano da qualche anno a trovare valide applicazioni anche in campo motociclistico, in particolar modo nel settore agonistico. L’obiettivo del lavoro consiste appunto nella riprogettazione del forcellone in lega di alluminio realizzato dalla MV Agusta, e montato sulla F4 1000R MY 2010, in materiale composito. Lo studio è basato su analisi numeriche di un modello ad elementi finiti fedele alla geometria originale del forcellone. Noti i carichi dimensionanti, ottenuti con un modello dinamico appositamente realizzato, è stato possibile, in una prima fase, individuare eventuali criticità del forcellone in metallo. Questi risultati vengono poi utilizzati per la messa a punto del modello numerico specifico per il forcellone in composito. Su quest’ultimo è stato quindi possibile svolgere uno studio di sensitività della rigidezza al variare delle caratteristiche del laminato. Per ultimo viene svolta una analisi numerica di ottimizzazione strutturale in grado di individuare quella particolare sequenza di laminazione che garantisca la massima rigidezza.