Výpočet nosníku přítlačného křídla pro studentskou formuli TUL

Daniel Bouda

Bachelor's thesis

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem nosníku zadního přítlačného křídla pro studentskou formuli týmu FS TUL Racing. Nosník bude vyroben z kompozitu a má za úkol nahradit stávající nevhodné uchycení křídla při splnění jistých konstrukčních podmínek daných pořadateli závodu nazvaného Formula Student. Splní-li nosník dané podmínky a obecně se osvědčí na starším modelu formule, bude poté využit i na modelu novém, se kterým se bude závodit v letošní sezóně. V úvodní části práce se popisuje plán vylepšení uchycení křídla a stručná pravidla soutěže Formula Student, spolu s požadavky na formuli. Dále je práce rozdělena na dvě hlavní části, teoretickou a praktickou. V teoretické části je rozepsána základní teorie kompozitních materiálů, vztahy pro výpočet průřezových charakteristik, průhybu a napětí na navrhovaném nosníku a stručný úvod do problematiky metody konečných prvků. V praktické části je uveden návrh skladby kompozitu, ze kterého bude nosník vyroben, popis výroby a zkoušení technologických vzorků za účelem zjištění mechanických vlastností dané skladby kompozitu, analytický výpočet průhybu nosníku, ověření správnosti výsledku analytického výpočtu průhybu pomocí simulace, porovnání analytiky a simulace a nakonec výroba samotného nosníku. V závěru se shrnuje postup řešení této práce a její výsledky.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the design of the rear thrust wing beam for the student formula of the FS TUL Racing team. The beam will be made of composite and has the task of replacing the existing inappropriate attachment of the wing while meeting certain design conditions given by the organizers of the race called Formula Student. If the beam meets the given conditions and generally proves itself on the older model of the formula, it will then be used on the new model that will be participating in this year's racing season. In the introductory part of the work, the wing mounting improvement plan and brief rules of the Formula Student competition are described, together with the requirements for the formula. Furthermore, the work is divided into two main parts, theoretical and practical. In the theoretical part, the basic theory of composite materials, equations for the calculation of cross-sectional characteristics, deflection and stress on the proposed beam, and a brief introduction to the issue of the finite element method are described. In the practical part is described the design of the composition of the composite from which the beam will be made, a description of the production and testing of technological samples in order to determine the mechanical properties of the given composition of the composite, analytical calculation of beam deflection, verification of the correctness of the result of analytical calculation of deflection by simulation, comparison of analytics and simulations, and the production of the beam itself. In the conclusion, there is a summary of the procedure for solving this thesis and its results.

Keywords

kompozit, studentská formule, metoda konečných prvků, průhyb, klasická laminační teorie, nosník

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Josef Žák, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Bachelor programme / field:
Mechanical Engineering / Strojírenství