Újabb lehetőség a tömegcsökkentésre

Miután csapatunk a tavalyi, első évében a középmezőnyben végzett, idén minden versenyre a top 15-be való bekerülést tűztük ki célul. Ezen cél eléréséhez az optimalizált futómű geometria, az erősebb motor, a tömegcsökkentés, és a teljes aerodinamikai csomag jelentik a fő fejlesztési irányt.

A motorsportban nagyon lényeges a súlycsökkentés. Minden csapat törekszik rá, hogy a lehető legkönnyebb autót építse meg, mivel a Formula Student-ben nincs minimális súlykorlát. Ahhoz, hogy az alkatrész optimális tömegű lehessen – azaz minimális tömeg mellett megfelelő szilárdságú legyen – elengedhetetlen a végeselemes szoftver használata. Nem volt ez másképpen a féltengelyek tervezésekor sem. Autónk erőforrása a 2020-as szezonban egy Yamaha R6 típusú motor, mely 80 Nm leadására képes. Azonban a végáttétel után a féltengelyeket már 1200 Nm terheli. Hagyományos anyagok használatával csak nagy tömegű alkatrészek árán tudtuk volna biztosítani, hogy ez a teljesítmény el is jusson a kerekekig.

A tömegcsökkentés érdekében ezért karbon-kompozit féltengelyeket használunk, melyekbe ragasztott kötéssel rögzülnek a féltengelycsuklók.

Karbon-kompozit féltengely

A rendszer szempontjából a legkritikusabb rész a ragasztásnál van. A fő problémát a kötésben résztvevő anyagok eltérő rugalmassági modulusza, és így a terhelés hatására létrejövő különböző mértékű deformációja okozza. Ahhoz, hogy a megfelelő geometriát tudjuk kialakítani, szükséges ismerni a feszültség eloszlását a ragasztáson belül. Ebben nyújtott segítséget az ANSYS, hiszen egy ilyen végeselemes szoftver nélkül ez a probléma csak jelentős biztonsági tényezővel oldható meg. A nagy biztonsági tényező pedig jelentős súlytöbbletet jelent.

Feszültség eloszlás a ragasztott kötésen belül

A fenti ábrán jól látható a két kiugró feszültség csúcs, melyeket a geometria módosításával sikerült csökkentenünk, biztosítva ezáltal a féltengelyek elvárt élettartamát. Így végül az alkatrészek biztonsággal elviselik a terhelést, tömegük pedig előreláthatólag 500g körül lesz.