Diseño de un halo para vehículos de Fórmula 1

Abstract

El presente trabajo de fin de grado tiene como objetivo principal el diseño de un halo para vehículos de Fórmula 1 en conformidad con las regulaciones establecidas en la normativa FIA STANDARD 8869-2018. Para ello se busca obtener el modelo inicial mediante el software de modelado Autodesk Inventor, siguiendo las especificaciones establecidas por la normativa. Una vez se tiene un modelo inicial, se procede a realizar un análisis estructural mediante el método de elementos finitos. Para ello se utiliza el software especializado MsC Nastran Patran, y se estudian los casos de carga que estipula la normativa. A la hora de realizar el modelo de elementos finitos se toman inicialmente unas hipótesis simplificadoras que resultan en una geometría más sencilla, obteniendo en principio resultados parecidos al modelo 3D completo. Se analizan los resultados obtenidos y se toman las decisiones oportunas en caso de no ser favorables los resultados según los criterios de la norma. En concreto se realiza un modelo final con el objetivo de que cumpla con los requisitos. Además, se realizan dos estudios del modelo final: Uno modal con el objetivo de obtener las frecuencias naturales y los modos de vibración, y determinar si existe peligro de fallo a causa de las vibraciones del sistema. Por otro lado, se realiza un estudio aerodinámico con el fin de analizar la eficiencia del halo en términos de rendimiento en uso de alto nivel. Finalmente se expone el proceso de fabricación, así como los planos y el presupuesto necesario para la ejecución del proyecto

The main objective of this final degree project is the design of a halo for Formula 1 vehicles in accordance with the regulations established in the FIA STANDARD 8869-2018. To achieve this, the initial model is obtained using Autodesk Inventor modeling software, following the specifications established by the regulation. Once an initial model is obtained, a structural analysis is carried out using the finite element method. For this purpose, specialized software MsC Nastran-Patran is used, and the load cases stipulated by the regulation are studied. In creating the finite element model, simplified assumptions are initially made, resulting in a simpler geometry, which initially yields results similar to the complete 3D model. The results obtained are analyzed, and appropriate decisions are made if the results are not favorable according to the criteria of the standard. Specifically, a final model is created with the objective of meeting the requirements. Additionally, two studies of the final model are carried out: a modal study with the aim of obtaining the natural frequencies and vibration modes, and determining if there is a risk of failure due to system vibrations. On the other hand, an aerodynamic study is conducted to analyze the efficiency of the halo in terms of high-level performance use. Finally, the manufacturing process is presented, as well as the plans and the necessary budget for the execution of the project