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Corso di Laurea e Dipartimento di Ingegneria Meccanica

 
 

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Ottimizzazione di forma di telai motociclistici


TVK Ricerca Meccanica Strutturale


La progettazione di telai motociclistici per alte prestazioni deve mirare al minimo peso mantenendo la resistenza e la rigidezza nei limiti assegnati. Tali requisiti risultano contrastanti poiché la diminuzione di massa porta generalmente ad una diminuzione della resistenza e della rigidezza. E' pertanto necessario scegliere delle geometrie ottimizzate nella forma e nella topologia.

L'ottimizzazione della forma può essere effettuata con il metodo degli elementi finiti, utilizzando un modello di primo tentativo e generando le nuove forme utilizzando lo stesso numero di nodi ed elementi, mantenendo quindi la stessa topologia iniziale. Il metodo usato in questo ambito e quello dei vettori di carico fittizi: si definiscono delle condizioni di carico e di vincolo fittizie tali da deformare la struttura nel rispetto della simmetria desiderata e nel rispetto dei vincoli geometrici imposti dalla ciclistica del telaio. Ognuno di questi vettori è scelto in modo tale da perturbare la geometria provocando la contrazione di regioni candiate ad essere alleggerite. Maggiore è il numero di vettori e maggiore e il numero di gradi di libertà a disposizione per l'ottimizzazione poiché la parametrizzazione della forma viene effettuata sommando alla posizione iniziale dei nodi, una combinazione lineare di tutte le deformazioni fittizie, opportunamente normalizzate, e i parametri di forma sono i pesi di tale combinazione. E' quindi possibile determinare l'andamento delle funzioni vincolo e delle funzioni obiettivo, quali la rigidezza torsionale, la sollecitazione massima e la massa del telaio, al variare dei parametri di forma, e procedere all'ottimizzazione.


Discretizzazione di un telaio motociclistico prima dell'ottimizzazione



Telaio ottimizzato


Questo tipo di algoritmo è applicabbile ad una vasta gamma di problemi legati alla riduzione del peso ed alla ottimizzazione della rigidezza. Possibili applicazioni al karting riguardano sia lo studio di singoli componenti strutturali sia la progettazione dell'intero veicolo. Una particolare scelta delle funzioni vincolo e delle funzioni obiettivo può essere molto utile nel kart, dove gli elementi strutturali sono chiamati a svolgere ruoli di compromesso tra rigidezza strutturale e deformabilità funzionale.

A fine pagina è possibile scaricare un'immagine animata dell'ottimizzazione di un telaio motociclistico.

Infine nella sezione Pubblicazioni si può scaricare un articolo che tratta estesamente l'argomento, pubblicato in occasione della Conferenza Internazionale ADM 2001.

Files allegati

Ottimizzazione.zip
Ottimizzazione Telaio




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