ANALISI FEM E OTTIMIZZAZIONE TOPOLOGICA DI UN DISCO FRENO BREMBO XTRA

Il presente lavoro di tesi illustra lo studio, l’analisi FEM e l’ottimizzazione di un disco freno automobilistico ad alte prestazioni con l’obiettivo di indagarne il comportamento strutturale in condizioni di esercizio critiche. Come caso studio è stato scelto il freno automobilistico Brembo Xtra. Nella prima parte dell’elaborato viene condotta un’analisi sullo stato dell’arte dei sistemi frenanti e sulle dinamiche che governano il trasferimento di carico e la decelerazione del veicolo. A ciò segue un’attenta valutazione dei materiali attualmente impiegati per la realizzazione di dischi e pastiglie analizzandone i requisiti meccanici, tribologici e la resistenza al degrado termico. Il cuore della trattazione è dedicato allo studio del componente isolato mediante Analisi agli Elementi Finiti (FEM). A partire dal modello tridimensionale del disco freno, attraverso l’impostazione di specifiche condizioni al contorno e un’accurata discretizzazione del dominio, è stata condotta un’analisi strutturale statica. L’obiettivo è stato quello di valutare lo stato tensionale e il quadro deformativo del disco, indotti esclusivamente dalla pressione meccanica di serraggio delle pastiglie e dalla reazione vincolare durante la simulazione della fase di frenata. Infine, i risultati ottenuti dall’analisi FEM sono stati valutati criticamente per individuare le zone di massima concentrazione degli sforzi e, infine, è stata proposta un’ottimizzazione topologica del disco mirata alla riduzione del peso e delle masse non sospese del veicolo, pur mantenendo inalterati i requisiti di rigidezza e sicurezza strutturale.