Diseño y simulación de un chasis monocasco para un coche de Formula Student

Abstract

Este proyecto ha sido desarrollado en colaboración con el equipo ISC FS Racing. En la competición Formula Student, los equipos diseñan, fabrican y compiten con vehículos de tipo fórmula. Este proyecto presenta el diseño y optimización de un chasis monocasco de fibra de carbono. El objetivo principal es optimizar el laminado de material compuesto mediante análisis de elementos finitos utilizando Altair Hypermesh. El proceso de optimización logra reducir la masa del chasis actual en aproximadamente 19 kg (48.7%) mientras se duplica la rigidez torsional de 2300 Nm/deg a 4089 Nm/deg. El laminado optimizado consta de 31 capas distribuidas en 7 tipos diferentes de configuración, representando una mejora significativa respecto al chasis tubular de acero actual. Los resultados demuestran la efectividad de aplicar teoría de materiales compuestos y procedimientos de optimización en componentes críticos del monoplaza, proporcionando al equipo una base sólida para futuras iteraciones del diseño del chasis.

This project has been developed in collaboration with the ISC FS Racing Team. In the Formula Student competition, teams design, manufacture, and compete with formula-type vehicles. This project presents the design and optimization of a carbon fiber monocoque chassis. The primary objective is to optimize the composite material laminate through finite element analysis using Altair Hypermesh. The optimization process successfully reduces the current chassis mass by approximately 19 kg (48.7%) while doubling the torsional stiffness from 2300 Nm/deg to 4089 Nm/deg. The optimized laminate comprises 31 plies distributed across 7 different layup configurations, representing a significant improvement over the current steel tubular chassis. The results demonstrate the effectiveness of applying composite materials theory and optimization procedures to critical single-seater components, providing the team with a solid foundation for future iterations of chassis design.