Bachelor's Thesis

Electric racecar brake disc optimization

Final Thesis 4.64 MB Appendix 70.89 kB

Author of thesis: Oliver Petényi

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Pavel Novosad

Reviewer: Ing. Antonín Krmíček

Abstract:

This thesis focuses on the design and optimization of brake disc for electric Formula Student monopost designated as ED6. Initial research part provides overview of knowledge and current trends in the field of frictional brakes with focus on racing applications. In the design part, a computational model was created for thermal and structural FEM analysis. When determining boundary conditions emphasis was placed on the utilization of telemetry records from previous monoposts to provide accurate in determination of thermal and structural loads. The goal of the design was to adapt the brake disc to the conceptual drivetrain and optimize mass properties while maintaining its structural and thermal integrity.

Keywords:

Formula student, Brake disc, Frictional brakes, Thermal analysis, Electric monopost

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta: V simulaci je uvažován tepelný kontakt kov na kov, není však zřejmé, zda byl zahrnut i přechodový tepelný odbor a případně s jakou hodnotou. Můžete podrobněji vysvětlit, jak byl kontakt modelován a jaké předpoklady byly použity? -Zodpovězeno Z geometrie a okrajových podmínek teplotní úlohy se zdá, že bylo možné využít zjednodušení pomocí cyklické symetrie. Uveďte, proč jste tuto možnost nezvolil a jaké byly její výhody či omezení v daném případě. -Zodpovězeno Dále odpovídal na otázky členů komise: Jaké byly výpočetní časy? -Zodpovězeno Jaký je Váš vlastní přínos a které vstupy máte od kolegů? -Zodpovězeno Proč jste změnil geometrii tímto způsobem? -Zodpovězeno Jak jste získal vstupní hodnoty pro radiaci? -Zodpovězeno

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

doc. Ing. Pavel Kučera, Ph.D. (předseda)
Ing. Aleš Prokop, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lubomír Drápal, Ph.D. (člen)
Ing. Michael Böhm, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Vacula, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Pavel Novosad

Bakalářská práce se zabývá návrhem a optimalizací brzdového kotouče pro elektrický monopost ED6 týmu TU Brno Racing. Student prokázal schopnost samostatně definovat zatěžovné stavy na základě reálných telemetrických dat a správně nastavit sdruženou tepelně-strukturální MKP analýzu v prostředí Ansys Workbench. Výsledný návrh splňuje všechna stanovená pevnostní i tepelná kritéria. Při porovnání s předchozím návrhem se nový vyznačuje nižší hmotností, ale přitom dosahuje nižších maximálních teplot. Práce je logicky strukturována a po odborné stránce odpovídá požadavkům kladeným na bakalářský stupeň studia. Zejména oceňuji přehled studenta v problematice a jeho doporučení budoucího vývoje brzdového systému ve spojení s rostoucí kvalitou pohonného ústrojí. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Antonín Krmíček

Bakalářská práce studenta Olivera Petényi o rozsahu 54 stran je tvořena převážně praktickou částí zaměřenou na návrh brzdového kotouče.

V úvodní části je provedena rešerše v oblasti třecích brzd, která je přehledně zpracovaná a vhodně vysvětluje důvody použití konkrétního typu pro Formuli Student. Dále je srozumitelně popsán a analyzován současný stav na monopostu ED5.

Určení vstupních parametrů pro výpočet je vhodně zvoleno a je detailně popsán postup jejich získání. Student zároveň správně volí zátěžné stavy a objasňuje důvody jejich použití.

V tabulce 5 je uvedena nereálná hodnota součinitele přestupu tepla, pravděpodobně se jedná o překlep, jelikož na obrázku 28, kde jsou uvedeny okrajové podmínky, jsou již hodnoty správné. V textu dále chybí informace, pro jakou rychlost vozidla byla hodnota součinitele přestupu tepla stanovena, respektive jak byla zvolena reprezentativní hodnota vzhledem k jeho závislosti na rychlosti.

V podkapitole Model materiálů student uvádí, jaký materiál byl zvolen z knihovny, avšak konkrétní vlastnosti těchto materiálů nejsou v práci uvedeny. Bylo by vhodné je alespoň doplnit do příloh.

Student správně postupuje při nastavení MKP analýzy a vhodně zdůvodňuje použití jednostranného propojení mezi statickou a teplotní analýzou. V analýze je uvažována radiace a volba hodnot emisivity je vysvětlena. V práci však chybí zdůvodnění, proč není uvažován vliv okolních komponent, a jaký dopad může mít toto zjednodušení na výsledky.

V práci je provedeno porovnání výchozího kotouče ED5 a finálního návrhu ED6. Zcela však chybí popis procesu optimalizace, tedy jaké varianty byly uvažovány a jak jejich výsledky ovlivnily výsledný návrh. Výsledné srovnání tak působí spíše jako porovnání dvou variant než jako skutečný optimalizační proces.

Autor v textu popisuje porovnání průběhů teplot pouze slovně. Bylo by vhodné toto porovnání doplnit i graficky. V práci se sice graf nachází, zobrazuje však pouze průběh pro jeden kotouč.

Dále v textu postrádám zdůraznění skutečnosti, že způsob nastavení úlohy, zejména z hlediska ploch, na které je aplikován součinitel přestupu tepla, implicitně zvýhodňuje návrhy s velkým počtem malých otvorů, které zvětšují teplosměnnou plochu. U reálného kotouče lze však očekávat, že hodnota součinitele přestupu tepla bude uvnitř otvorů odlišná od hodnot na čele kotouče a závislá na průměru díry. V důsledku toho není zřejmé, zda samotné zvětšení plochy skutečně povede ke zlepšení celkového přestupu tepla.

Z hlediska práce se zdroji a citacemi je práce na dobré úrovni, s výjimkou zdroje 16, kde je uvedeno pouze označení Přednášky 6TT a zdroje 17 kde je odkaz ke článku na osobní disk.

I přes uvedené drobné výhrady hodnotím práci jako velmi kvalitní, a to jak z hlediska výpočtového řešení, tak z hlediska grafického a stylistického zpracování.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. V simulaci je uvažován tepelný kontakt kov na kov, není však zřejmé, zda byl zahrnut i přechodový tepelný odpor a případně s jakou hodnotou. Můžete podrobněji vysvětlit, jak byl kontakt modelován a jaké předpoklady byly použity?
  2. Z geometrie a okrajových podmínek teplotní úlohy se zdá, že bylo možné využít zjednodušení pomocí cyklické symetrie. Uveďte, proč jste tuto možnost nezvolil a jaké by byly její výhody či omezení v daném případě.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová