Análisis, estudio y reestyling de un chasis de Fórmula SAE basado en materiales compuestos ecológicos avanzados

Abstract

[EN] Throughout this work, a prototype of a competition chassis will be developed. In order to be able to perform it as close to a current competition chassis, some aspects of the Formula SAE or Formula Student rules will be taken, which is a competition which allows the young students to make a contact and develop their skills in the field of automotive. In order to carry out this prototype in an innovative way, ecologically advanced composite materials will be used in order to improve certain structural and mechanical properties with respect to the materials used today. In order to analyze these materials, the program CES Edupack and the MatWeb page will be used as a database to obtain the mechanical properties. Also the eLamX software will be used for the pre-selection of the laminates. Both programmes will allow the optimization of the same. The design of the chassis is to be done using the SolidWorks program, this allows the modeling of the design for subsequent analysis or tests that determinates the behavior of the same under different scenarios (torsion, bending, acceleration and curve-by-curve). As a novelty, the SHELL element definition will be used, a tool of the simulation module of this program that allows to introduce the laminates, as well as the inclination of the layers and to calculate the tensions and deformations as if it were steel. To conclude with this work the mode of manufacture of each part of the chassis of the car will be explained, as it’s the case of composites materials, its manufacture is a little more complex, because the tubular profiles of the different fibers on the one hand and on the other the nodes that join the different profiles, for later, using a structural adhesive, that assembles the chassis.

[ES] A lo largo de este trabajo se va a desarrollar un prototipo de un chasis de competición. Para poder realizarlo lo más parecido a un chasis de competición actual, se van a tomar algunos aspectos de la normativa de la Fórmula SAE o Fórmula Student, que es una competición la cual permite a los jóvenes estudiantes realizar una toma de contacto y desenvolver sus habilidades en el campo de la automoción. Para realizar este prototipo de forma innovadora, se van a utilizar materiales compuestos ecológicamente avanzados, de forma que permitan mejorar ciertas propiedades estructurales y mecánicas con respecto a los materiales que se utilizan en la actualidad. Para analizar dichos materiales, se utilizará el programa CES Edupack y la página MatWeb como base de datos para obtener las propiedades mecánicas. También se va a utilizar el eLamX para la pre-selección de los laminados. Ambos programas permitirán la optimización de los mismos. El diseño del chasis se va a realizar utilizando el programa SolidWorks, este, permite modelar el diseño para posteriormente realizar los análisis o pruebas que determinaran el comportamiento del mismo sometido a los diferentes escenarios (torsión, flexión, aceleración y paso por curva). Como novedad se va a utilizar la definición de elementos "Shell", una herramienta del módulo de simulación de este programa que permite introducir los laminados, así como la inclinación de las capas y calcular las tensiones y deformaciones como si de un acero se tratara. Para concluir con este trabajo se explicará el modo de fabricación de cada parte del chasis del monoplaza, ya que, al tratarse de materiales compuestos, su fabricación es un poco más compleja, debido a que se realizaran los perfiles tubulares de las diferentes fibras por una parte y por otra los nodos que unen los diferentes perfiles, para posteriormente, utilizando un adhesivo estructural, ensamblar el chasis.