Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) monocoque structure for Formula Student car = Estructura monocasco de plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) para coches de Formula Student Articles uri icon

published in

publication date

  • January 2020

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  • 18

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  • 22

issue

  • 1

volume

  • 95

International Standard Serial Number (ISSN)

  • 0012-7361

Electronic International Standard Serial Number (EISSN)

  • 1989-1490

abstract

  • Formula Student is an international engineering competition on which Universities compete to create the fastest, cheapest, and most reliable single-seated and open-wheeled car. In order to fulfill this objective, teams work hard on their designs, manufacturing and testing in order to improve the behaviour of their Formula Student cars on the track so the fuel consumption and cost reduces while velocity, lateral and longitudinal dynamics, and aerodynamics improves. A direct way to get that is by reducing the weight of the car as much as possible. Lightweight structures are important in terms of vehicle performance, and that usually implies monocoque structures based on high strength-to-weight ratio materials as Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP). In this study, it has been proposed a monocoque structure based on sandwich composite panels made of an upper and a lower facesheet of epoxy reinforced carbon fiber with a foam core placed between them, increasing the area moment of inertia of the structure and improving the strength of the panel. Torsional stiffness of the final chassis has been evaluated by using FEM as well as physical representative tests of the laminated panels to fulfill the requirements of Formula Student Germany rules and to ensure safety for the drivers.

    Formula Student es una competición internacional de ingeniería en que
    las universidades compiten para crear el monoplaza más rápido, barato y
    fiable.
    Para cumplir este objetivo, los equipos trabajan duro en sus diseños,
    fabricación y pruebas a fin de mejorar el comportamiento de su vehículo
    en la pista, de modo que el consumo de combustible y el coste se
    reduzcan mientras la velocidad, dinámica lateral y longitudinal y
    aerodinámica mejoren. Una forma directa de obtener estos resultados es
    reduciendo el peso del coche tanto como sea posible.
    Es importante utilizar estructuras ligeras en términos de rendimiento del
    vehículo, lo que generalmente implica estructuras monocasco basadas
    en materiales de alta relación resistencia-peso, como matrices
    poliméricas reforzadas con fibra de carbono (CFRP).
    En este estudio se ha propuesto una estructura monocasco formada por
    paneles tipo sándwich fabricados con una lámina superior e inferior de
    fibra de carbono con matriz epoxi y un núcleo de espuma colocado entre
    ellos, aumentando el momento de inercia del área de la estructura y
    mejorando la resistencia del panel.
    La rigidez torsional del chasis final se ha evaluado utilizando un Modelo
    de Elementos Finitos (MEF), así como ensayos físicos representativos de
    los paneles laminados para cumplir con los requisitos de las normas de
    Formula Student Germany y para garantizar la seguridad de los pilotos.

subjects

  • Mechanical Engineering

keywords

  • ensayos mecánicos; monocasco; rigidez torsional; mechanical testing; monocoque; torsional stiffness; formula student