ANALISI FEM DI UNA BIELLA MOTOCICLISTICA IN TITANIO

Questa tesi presenta l'analisi strutturale e l'ottimizzazione topologica di una biella motociclistica ad alte prestazioni in lega di titanio (Ti-6Al-4V Grado 5 STA). Si è scelto come caso di studio la biella di una Panigale V4R. La prima fase del lavoro, sul software 3D CAD Inventor, ha riguardato la ricostruzione della geometria del componente tramite tecniche di "reverse engineering". In seguito sono state definite le condizioni al contorno, combinando l'analisi del manovellismo con i dati ricavati dalla risoluzione del ciclo Otto (adeguatamente modificato per stimare le condizioni reali di funzionamento). La seconda fase del lavoro è stata condotta sul software ANSYS, sono state effettuate le opportune analisi sul componente tramite il Finite Element Method (FEM). Tali analisi hanno permesso di verificare l'integrità strutturale del design realizzato quando sottoposto alle sollecitazioni calcolate. Infine è stato eseguito uno studio di ottimizzazione topologica con l'obiettivo di ridurre la massa del componente preservandone le prestazioni meccaniche. Questo studio ha portato all'inserimento di un'alleggerimento in corrispondenza del fusto della biella e ad una riduzione del 5,5% della massa. Il componente ottimizzato è stato poi nuovamente sottoposto alle analisi strutturali e ha mostrato una distribuzione degli sforzi più uniforme, nonché adeguati margini di sicurezza contro lo snervamento, l'instabilità a carico di punta (buckling), la risonanza e il cedimento a fatica. I risultati ottenuti dimostrano l'efficacia del combinare la simulazione numerica e l'ottimizzazione topologica per ottenere componenti del motore leggeri, prestazionali e strutturalmente affidabili.