Aprire Marc-Mentat e caricare il file telaio di riferimento inizio lezione.

Lo scopo è quello di enunciare il calcolo della rigidezza torsionale di qualcosa che non sia una lamella, ma un telaio. Il modello del telaio è stato preso da un modello di versione originale tutorial Optistruct :( che è stato opportunamente modificato, ovvero nella sospensione anteriore mancano due tiranti, rendendo le sospensioni fisse. Il sistema risulta labile poiché l’ipotetico portamozzo ruota dato che non è presente un puntone nel tirante di sterzo che la sospensione scuote.

Allora come fa a funzionare il calcolo?

Semplicemente perchè quelli non sono puntoni, ma sono travi, e quegli oggetti lavorano a flessione. In pratica quello che non è labile è una sospensione double wishbone senza tiranti, ma con i giunti incollati. Si sostituiscono dunque i giunti sferici del wishbone con un incastro, rendendo il sistema non labile. Si sposta il nodo di controllo di questo elemento, tra il giunto di sterzo e il puntone. E’ possibile vedere quali tipi di geometria (o formulazioni) si sono utilizzate, attraverso il comando —> geometric properties —→ identified geometries.

Da qui si vedono gli elementi puntone di tipo TRUSS, che possono essere puntoni o tiranti. Attraverso questi elementi si modellano tutti i componenti della sospensione come il wishbone superiore, il wishbone inferiore, il puntone sospensione e il tirante puntone-sterzo.

Questo wishbone ha caratteristiche degli elementi puntone, perchè questi elementi lavorano solo a sforzo normale, sono delle biellese che non è possibile vedere, ma nella formulazione degli elementi puntone sono impliciti due giunti sferici ai due nodi di estremità.

Gli elementi puntone non portano alle rotazioni, quindi non possono essere caricati a flessione, operano semplicemente come biellette.

L’unica caratteristica di sezione che ha senso definire per un elemento di questo tipo è, dalle proprietà, un diametro di 12 mm e l’area. Non esistono momenti d’inerzia perchè tanto il nostro elemento non flette e non importa se la sezione sia circolare, cava o piena, tanto non flettendo non può andare in instabilità.

Quindi implicitamente questi elementi hanno giunti sferici all’estremità, semplicemente perchè non sono implementate da una rigidezza elastica alle rotazioni nodali. Questa caratteristica li rende molto comodi per creare cinematismi. Ad esempio si può vedere come è stata modellata la squadretta di rimando del puntone che va sul portamozzo (non è usuale che il puntone sospensione finisca sul portamozzo, di solito finiscono sul wishbone inferiore perchè è più comodo).

Il gruppo che viene considerato è composto da portamozzo, mozzo e ruota e tutti questi oggetti vengono modellati come un corpo rigido.

Si considerino il puntone, la squadretta di rimando e la molla

Volendo realizzare solo la cedevolezza del telaio, al posto della molla si mette un altro puntone rigido per rappresentare una molla con rigidezza infinita. In questo modo la cedevolezza è solo quella del telaio.

Vengono utilizzati i puntoni per fare il meccanismo. C’è un corpo rigido di tipo RBE2 (SCREEN) che si attacca ai nodi sul monoscocca. E’ un corpo rigido che offre due punti di attacco ai puntoni. Il nodo di controllo è quello rappresentato in figura

I nodi dipendenti sono tutti gli altri e sono dipendenti anche alle rotazioni. Il blocco alle rotazioni sul nodo non agisce in nessuna maniera perchè quel nodo non è collegato in nessun modo a nessun elemento.

Con due giunti sferici si è costruita una struttura completamente triangolata che ha la possibilità di ruotare.

La squadretta può dunque ruotare attorno all’asse definito dalle due cerniere sferiche. L’oggetto triangolato non ha la labilità interna. Si usano in genere i puntoni per costruire strutture che sono triangolate oppure sono labili togliendo uno dei puntoni che lo costituisce. Si crea così un tetraedro che nello spazio non è labile.

Questo oggetto mima perfettamente la cinematica della squadretta che trasmette al monoscocca le sollecitazioni che passano per quei due appoggi. Si modella dunque la cinematica per avere delle reazioni, forze realistiche, che il cinematismo trasmette al supporto, altrimenti si avrebbe potuto non modellare la squadretta e modellare a parte le forze che la squadretta avrebbe trasmesso alla struttura elastica, applicando la struttura stessa direttamente alle forze evitando così di fare i calcoli.

Si utilizzano equazioni di equilibrio di elementi finiti per creare l’equilibrio del cinematismo e le reazioni che trasmette al corpo.

Con questi elementi puntone si è realizzato dunque la squadretta che trasmette la forza dai pushroad alla molla rigida.

Se il sistema è isostatico, la cedevolezza dei componenti non influisce sulle azioni trasmesse ai supporti, quindi il fatto che la molla sia rigida oppure no, non cambia la forza che viene trasmessa dalla molla al telaio.

Attenzione! Questa è la rappresentazione ipostatica del wishbone superiore. In realtà il wishbone non è costruito da due puntoni, ma solitamente è un triangolo saldato, quindi c’è un vincolo di comune rotazione tra due tratti nel punto di intersezione.

Il wishbone reale non permetterà al telaio le stesse sollecitazioni che trasmette questa versione, perchè a fronte di un carico che agisce in direzione verticale, andiamo ad applicare due forze sull’appoggio, cosa che il wishbone iperstatico fa.

Se il wishbone ha una saldatura tra gli elementi, non trasmette nessuna forza. Consideriamo dunque il tutto come un corpo rigido.

Il corpo rigido andrebbe a rappresentare un inserto in ergal che non è ancora stato disegnato, so che c’è un inserto con una certa cinematica, ma non lo conosco perchè magari non ci è ancora arrivato il disegno, quindi lo si considera come un corpo rigido.

Quale errore si commette considerandolo infinitamente rigido?

Dipende da quanto è cedevole quando viene realmente costruito e da quanto la cedevolezza è influente nella distribuzione dei carichi nella struttura. Se il collegamento è isostatico al gruppo ruota, la cedevolezza del gruppo ruota non varia le sollecitazioni trasmesse alla struttura.

Tutti i puntoni trasmetterebbero al telaio dei carichi concentrati, ma questi elementi che costituiscono il telaio non sopportano per nulla bene i carichi concentrati. Si son creati dunque dei corpi rigidi che collegano un nodo su cui arrivano le azioni del puntone a svariati nodi sulla parete. Questi svariati nodi definiscono un’area di entità finita su cui verrà spalmata l’azione dei puntoni. Lo stato tensione nell’intorno di queste zone non è significativo perchè è sporcato dal corpo rigido. Si suppone di avere un pannello sandwich senza che accadano dei fenomeni negativi.

Per sapere quanto carico può sopportare l’inserto collegato al puntone, la cosa più semplice è costruire un pannello simile a quello della zona dove si trova l’inserto.

Il FEM è utile per conoscere la cedevolezza complessiva di questo oggetto, se il pannello regge la sollecitazione vicino al punto considerato. Prende benissimo fenomeni globali, prende benino fenomeni locali in cui sostanzialmente non ci sono complessi di incollaggio.

Ricordare che il modello sperimentale è sempre più sicuro.

Bisogna dunque gestire la scelta dell’inserto e la progettazione dell’interfaccia tra inserto e laminazione. La laminazione non è uniforme, è costituita da due aree indipendenti: quella verde e quella gialla.

Quella gialla è più rinforzata perchè è posta nella zona dove ci sono gli inserti e in più costeggia il foro. Il monoscocca è molto efficiente a torsione perchè risulta essere come una trave chiusa, ma se viene fatto il foro per far entrare il pilota, allora il monoscocca perde la sua efficienza. Quindi il foro viene fatto in corrispondenza della zona di laminazione con più alta resistenza. In questa zona vengono collegati gli inserti.

Hexweb honeycomb design

Influenza del vincolamento sulle condizione di risonanza back view side view

Calcolo inertanze su telaio

https://it.wikipedia.org/wiki/Inertanza

telaio di riferimento inizio lezione

telaio pre inserimento masse, b

masse_concentrate inizio lezione

masse concentrate, completo

modello inertia relief a fine lezione

versione originale tutorial Optistruct :(

inerzia_parallelepipedo_equivalente_motore.ods inerzia_parallelepipedo_equivalente_gruppi_mozzo.ods

mia_dispensa_dinamica_updated.pdf

Foglio di calcolo di confronto tra i risultati in termini di inertanza di una risposta dinamica in bassa frequenza e la simulazione statica in inertia relief. telaio_monocoque_inertanze_centroruota_antsx_z.ods