Soluzione teorica esatta per la pressione di contatto tra spinotto e piede di biella: applicazione all'ottimizzazione della geometria del piede
Autore
Matteo Parlamento - Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia - [2001-02]
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Abstract
Abstract
La tesi è stata svolta in collaborazione con Ferrari Gestione Sportiva (F1) tra gennaio e luglio 2002. L'oggetto principale della tesi è stato lo studio, in termini di analisi strutturale, del collegamento tra spinotto e piede di biella in motori ad elevatissime prestazioni come quelli di Formula 1. Il punto di partenza è stato il tentativo di ottimizzare mediante tecniche numeriche (FEM) e analitiche (teoria delle travi curve) la forma del piede di biella con l'obbiettivo di ridurre il danneggiamento da fretting caustato dallo scorrimento tra boccola e piede di biella. Per fare questo si sono sviluppati appositi algoritmi di ottimizzazione basati su metodi iterativi e implementati in C++.
Nel tentativo di migliorare l'efficienza della procedura di ottimizzazione è stato intrapreso il calcolo totalmente analitico della pressione di contatto tra spinotto e piede di biella mediante l'applicazione del metodo delle funzioni di Green ottenendo una complessa equazione integrale. La soluzione di tale equazione è stata affrontata inizialmente mediante metodi numerici basati su una tecnica di punto fisso (metodo iterativo sottorilassato).
La parte più interessante della tesi riguarda la determinazione della soluzione esatta della equazione integrale di contatto ottenuta mediante la semplificazione e la trasformazione dell'equazione stessa attraverso un metodo analitico generale appositamente elaborato che consente di ridurre il problema ad una equazione differenziale ordinaria.
I risultati ottenuti, se paragonati con quelli ottenuti dall'analisi ad elementi finiti, sono assai buoni e sicuramente superiori a quelli ottenuti dall'applicazione delle teorie classiche del Giovannozzi e di Kolkin-Demidov.
La tesi è stata svolta in collaborazione con Ferrari Gestione Sportiva (F1) tra gennaio e luglio 2002. L'oggetto principale della tesi è stato lo studio, in termini di analisi strutturale, del collegamento tra spinotto e piede di biella in motori ad elevatissime prestazioni come quelli di Formula 1. Il punto di partenza è stato il tentativo di ottimizzare mediante tecniche numeriche (FEM) e analitiche (teoria delle travi curve) la forma del piede di biella con l'obbiettivo di ridurre il danneggiamento da fretting caustato dallo scorrimento tra boccola e piede di biella. Per fare questo si sono sviluppati appositi algoritmi di ottimizzazione basati su metodi iterativi e implementati in C++.
Nel tentativo di migliorare l'efficienza della procedura di ottimizzazione è stato intrapreso il calcolo totalmente analitico della pressione di contatto tra spinotto e piede di biella mediante l'applicazione del metodo delle funzioni di Green ottenendo una complessa equazione integrale. La soluzione di tale equazione è stata affrontata inizialmente mediante metodi numerici basati su una tecnica di punto fisso (metodo iterativo sottorilassato).
La parte più interessante della tesi riguarda la determinazione della soluzione esatta della equazione integrale di contatto ottenuta mediante la semplificazione e la trasformazione dell'equazione stessa attraverso un metodo analitico generale appositamente elaborato che consente di ridurre il problema ad una equazione differenziale ordinaria.
I risultati ottenuti, se paragonati con quelli ottenuti dall'analisi ad elementi finiti, sono assai buoni e sicuramente superiori a quelli ottenuti dall'applicazione delle teorie classiche del Giovannozzi e di Kolkin-Demidov.
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