Lightweight construction in the Formula Student · Displacement(Mag) Analysis system 5 A 15E±OO...

Lightweight construction in the Formula StudentThimo Bielsky, Henrik Werner;  e‐gnition Hamburg e.V. , e‐gnition‐kontakt@tuhh.de

• Material: Carbon Fiber Reinforced Plastic ‐Sandwich

• Design goals:• Torsional stiffness > 3000 Nm/deg

• Weight of 25 kg• Coefficient 120 Nm/degkg

From steel to CFRP

Torsion load path

Lay‐up optimization under torsional load

Torsional rigidity at suspension points

FEA & Optimization

• Substitution of iron and aluminum by GFRP‐Sandwich 

• Structural requirements:• Vertical surface load of 20G / 7.5 kN

• Horizontal surface load of 40 G/ 15 kN

Brake pedal: 1. iteration (left), 10. iteration under stress (right)

Simulation of the gearbox (yellow) with its mounting brackets

Resulsut of thrreanalysis with OSSmoth of the motor mounting

Optimization of metal components

Accumulator container with mesh for further simulations

Force from the right, tension analysis

Force from the right, displacement

FEA & Optimization

Glass fiber instead of metal

• 25 kg CFPR‐sandwich monocoque instead of a 40 kg steel frame

• Optimized accumulator container is 30 % lighter

• Total weight saved: 20 kg

Weight reduction