Progettazione e modellazione numerica di uno chassis in materiale composito per l'auto solare Emilia 5

In questo elaborato si mostra l'intero percorso di progettazione di un telaio monoscocca in materiale composito per il veicolo solare Emilia 5. Il suddetto è un veicolo ad energia elettrico/solare e viene interamente realizzato dall'azienda Metal TIG di Castel San Pietro Terme (BO). Emilia 5 viene realizzata con l'obiettivo di partecipare nella competizione internazionale World Solar Challenge, una competizione fra auto solari progettate da team di tutto il mondo. Il lavoro di tesi ha previsto la modellazione tramite software CAD della scocca strutturale del veicolo, in funzione di: design estetico desiderato dal team, rispetto di superfici aerodinamiche in parte pre-stabilite, rispetto del regolamento del 2021 ed ovviamente massimizzazione della rigidezza della struttura. Successivamente alla modellazione CAD, eseguita per superfici, è seguita la parte di effettivo dimensionamento delle singole parti dello chassis, in prima analisi assunto in lega di alluminio e soltanto poi in materiale composito. Il suddetto dimensionamento è stato effettuato in funzione del raggiungimento di valori target, trovati in letteratura del settore automotive, di rigidezza torsionale e flessionale di un telaio ed in funzione delle simulazioni statiche di "crash" previste dal regolamento (analisi FEM). Gli spessori della struttura "di prova" in alluminio sono stati ricavati partendo da uno spessore costante per l'intera geometria e, tramite i risultati delle simulazioni FEM, si sono man mano rinforzate le singole sezioni. A riprova di questa analisi, è stato anche utilizzato un algoritmo genetico di ottimizzazione per trovare gli spessori delle parti, ottenendo risultati convergenti. Sulla base di questi risultati, noti i materiali compositi disponibili e le relative caratteristiche meccaniche, si è ottimizzata una sequenza di laminazione tale da minimizzare il peso della struttura ed ottenere valori di rigidezza e resistenza ottimali per tutte le prove di carico.