Návrh a analýza kompozitového deformačního prvku sendvičové konstrukce pro vůz Formula Student

Abstract

Tato práce popisuje ucelenou problematiku návrhu deformačních prvků používaných ve vozech Formula Student. Hlavním cílem autora je navrhnout kompozitní deformační prvek, který vyhoví kritériím soutěže Formula Student a zvýší technickou úroveň konstrukce vozu. Teoretická část se zabývá rešerší používaných konstrukcí v soutěži a je diskutováno o problematice kompozitních struktur jakožto absorpčního materiálu pro nárazové děje. Práce se zaměřuje především na vláknové kompozity z uhlíkových tkanin. Dále jsou popsány poruchy kompozitní struktury, představeny jsou možnosti návrhu pomocí analytických výpočtů a virtuálních modelů metody konečných prvků (MKP). Závěrem teoretické části je uvedení druhů fyzických zkoušek experimentů. Experimentální část práce pojednává o návrhu a realizaci fyzických zkoušek deformačních prvků pro dvě generace vozů týmu eForce FEE Prague Formula. Každý z nich je založen na jiné bázi kompozitní konstrukce a v práci jsou diskutovány výhody a nevýhody použitých řešení. Při návrhu konstrukce je využito reverzního inženýrství k identifikaci vlastností a nalezení průniku reálné zkoušky s virtuálním modelem MKP vytvořeným v programu PAM-CRASH.

This diploma thesis describes the whole issue of the design impact attenuators used in Formula Student cars. The main aim of the author is to propose a composite impact attenuator, which meets the criteria of Formula Student Competition, and will increase the technical level of car. The theoretical part describes solutions of attenuators commonly used in competitions and will discuss about carbon fiber material as a absorbent material for crashworthiness. The following part describes the possibility of failure modes in the structures and shows analytical solutions, compare to Finite Element Method (FEM). Next chapter describes method of physical testing. Experimental part designs four evolutions of carbon fiber impact attenuator for cars of team eForce FEE Prague Formula. Each attenuator is based on a different composite structure. During designing attenuators was use reverse engineering to identify material properties and correlate them with FEM using PAM-CRASH software.