Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Design and strength analysis of roll cage for BMW series 3

Hubert Bartosz Cielecki

Abstract

The thesis titled „Design and strength analysis of roll cage for BMW series 3” presents step after step the approach of designing pipe construction, which can be used in a car to protect vehicle occupants during crash. The first part introduces the reader to the essence and the history of motorsports. It was discussed the formal requirements that construction of the cage must meet, including the materials from which it must be built and how to connect the individual parts. It was also discussed the basic elements of the safety cage, as well as the possibility of expansion of the structure. The main part of the work is a multi-step process of designing safety cage, which is to be mounted in the car BMW E36 Coupé. Benchmarking process has been carried out in the first place, which identified the most commonly used solutions. Based on the information made available by companies such as Ireco Motorsport, Custom Cages or Wiechers GmbH the initial concept and the starting point for further work were established. Then the passenger space of the actual car was dimensioned and on this basis a computer model of the safety cage was created. Using the Solidworks Simulation calculation package which uses the finite element method the strength analysis of the structure was carried out. The boundary conditions and loads are defined on the basis of the static tests described in the regulations drawn up by the International Automobile Federation FIA. To confirm the accuracy of the study, the US standard FMVSS 216 was also used, which specifies the tests of cars in case of rollover. Basing on the results, the conclusions were formulated leading to the expansion of the construction of safety cage. Then, the strength analysis was reiterated and the obtained results were verified for the initial set of design assumptions. The last part of the work describes the process of implementation and installation of the safety cage inside the car. It also provides a summary, including the conclusions related to the designing process, the suitability of the finite element method and the results obtained.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Hubert Bartosz Cielecki (FACME) Hubert Bartosz Cielecki,, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Title in Polish
Projekt i obliczenia wytrzymałościowe klatki bezpieczeństwa do samochodu BMW klasy 3
Supervisor
Mariusz Pyrz (FACME/IV) Mariusz Pyrz,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Certifying unit
Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Affiliation unit
Institute of Automotive Engineering (FACME/IV)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
30-05-2016
Issue date (year)
2016
Pages
53
Internal identifier
SIMR; D-1459
Reviewers
Mariusz Pyrz (FACME/IV) Mariusz Pyrz,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME) Jarosław Mańkowski (FACME/IMDF) Jarosław Mańkowski,, Institute of Machine Design Fundamentals (FACME/IMDF)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Keywords in Polish
1.Klatka bezpieczeństwa samochodu, 2.Sport samochodowy, 3.Obliczenia wytrzymałościowe, 4.Metoda elementów skończonych
Keywords in English
1.Roll cage, 2.Motorsport, 3.Strength calculation, 4.The finite element method
Abstract in Polish
Praca pod tytułem „Projekt i obliczenia wytrzymałościowe klatki bezpieczeństwa do samochodu BMW klasy 3”, przedstawia krok po kroku proces projektowania konstrukcji rurowej, która będzie mogła być wykorzystana w samochodzie, aby zabezpieczyć załogę w razie wypadku. Pierwsza część pracy przybliża czytelnikowi istotę oraz historię sportów motorowych. Poruszony został temat wymogów formalnych, które konstrukcja klatki musi spełniać, włączając w to materiały z jakich musi zostać zbudowana oraz sposób łączenia poszczególnych części. Zostały omówione podstawowe elementy składające się na klatkę bezpieczeństwa, jak również możliwość rozbudowy konstrukcji. Główną częścią pracy jest wieloetapowy proces projektowania klatki bezpieczeństwa, która ma zostać zamontowana w samochodzie BMW E36 Coupé. W pierwszej kolejności przeprowadzono proces benchmarkingu, w którym zidentyfikowano najczęściej stosowane rozwiązania. Na podstawie informacji udostępnianych przez firmy takie jak Ireco Motorsport, Custom Cages czy Wiechers GmbH ustalono wstępną koncepcję i punkt wyjścia do dalszej pracy. Następnie zebrano wymiary przestrzeni pasażerskiej rzeczywistego samochodu i na ich podstawie utworzono komputerowy model klatki bezpieczeństwa. Przy użyciu pakietu obliczeniowego Solidworks Simulation wykorzystującego metodę elementów skończonych została przeprowadzona analiza wytrzymałościowa konstrukcji. Warunki brzegowe oraz obciążenia zostały zdefiniowane na podstawie prób statycznych opisanych w regulaminie sporządzonym przez Międzynarodową Federację Sportów Motorowych FIA. Dla potwierdzenia poprawności przeprowadzanych badań, posłużono się również amerykańską normą FMVSS 216, która określa badania samochodów osobowych w przypadku dachowania. Na podstawie wyników obliczeń sformułowano wnioski prowadzące do rozbudowy konstrukcji klatki bezpieczeństwa. Następnie powtórzono analizy wytrzymałościowe i zweryfikowano otrzymane wyniki pod kątem wcześniej postawionych założeń projektowych. W ostatniej części pracy opisano proces wykonania oraz montażu klatki bezpieczeństwa wewnątrz samochodu. Zamieszczono również podsumowanie, w którym zawarto wnioski dotyczące procesu projektowania, przydatności metody elementów skończonych oraz wyników uzyskanych w pracy.
File
  • File: 1
    Hubert Cielecki 244238.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 11961

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT382e35c587e04c43851c81cd21709c2f/
URN
urn:pw-repo:WUT382e35c587e04c43851c81cd21709c2f

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page