Bachelor's Thesis

Analysis of deformations of Formula Student single-seater chassis components

Final Thesis 3.11 MB

Author of thesis: Lukáš Řídký

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Vosynek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondřej Pavlík

Abstract:

Bachelor’s thesis deals with the elastokinematics of the suspension system of a Formula
Student single-seater. First, a basic computational model of a single-wheel suspension
assembly was created in Ansys Workbench, and a deformation analysis was performed for
longitudinal, lateral, and vertical loading directions. Subsequently, an experimental
measurement was designed and performed on a real axle to physically verify the analysis
results. An initial comparison showed that simplifying the connections using rigid
constraints significantly artificially stiffens the model. To refine the results, these rigid
connections were replaced with flexible elements, whose stiffness was calculated based on
the parameters of the actual mountings. As a result of this modification, the behavior of the
FEM model closely matched the experiment, and the deviation in the lateral direction
decreased to 3.1 %. The result of this work is thus a validated computational model that
closely matches reality and can be reliably used for further design and optimization of
suspension components.

Keywords:

Formula Student, Suspension system, Elastokinematics, FEM, Model validation

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Při obhajobě student nejprve prezentoval svou bakalářskou práci, po skončení prezentace byly předneseny posudky vedoucího práce a oponenta, včetně jejich hodnocení a připomínek. Následně student odpověděl na otázky položené oponentem v posudku. K práci položili členové komise následující otázky: Odkud jste vzal hodnoty použitých sil v analýze? Proč nebylo analyzované také napětí? Není zamezení posuvů příliš tvrdou okrajovou podmínkou? Proč analyzujeme soustavy z hlediska napětí jako celku a interakcí jednotlivých dílů? Uvažoval jste použitou skořepinu jako homogenní nebo se zohledněním směru vláken? Jak ovlivňuje použití daného konečného prvku výsledné řešení? Zohlednil jste nelineární chování tlumiče? Obhajoba práce byla hodnocena jako výborná.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

Ing. Lubomír Junek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Oldřich Ševeček, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Vosynek, Ph.D. (člen)
Ing. Dávid Halabuk, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jana Horníková, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Vosynek, Ph.D.

Předkládaná bakalářská práce se zabývá validací výpočtového modelu na základě experimentu - měření deformací částí podvozku Formula student.

Student pracoval extrémně samostatně a to od samotného zadání, až po diskusi finálního textu. Na konzultaci jsme se potkali nejspíše jen třikrát. Při diskusi výsledků a závěrů bylo patrné, že student ví co dělá jak z hlediska návrhu experimentu, tak z hlediska výpočtového modelování. Jeho výsledky, které v práci předkládá, jsou hodnotné pro další vývoj konstrukce podvozku a následné analýzy chování podvozku při modelování různých jízdních situací.

Práci nemám co vytknout a hodnotím známkou A.
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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Pavlík

Předložená bakalářská práce studenta Lukáše Řídkého se zabývá vysoce aktuálním tématem elastokinematiky zavěšení kol monopostu Formula Student, přičemž bezezbytku plní všechny definované cíle zadání. Autor prokázal mimořádnou inženýrskou zdatnost, když postoupil od prvotního, idealizovaného MKP modelu s tuhými vazbami k pokročilému zpřesněnému modelu, do kterého skrze prvky Bushing a analytické výpočty implementoval reálné poddajnosti ložisek a uložení šroubů.

Postup zpřesňování modelu na zákldě experimentu vedl k zásadnímu upřesnění výsledků, kdy v klíčovém příčném směru klesla odchylka celkové tuhosti vůči reálnému měření na pouhé 3,1 % a odchylka změn kinematických úhlů na 4,0 %, což dokazuje vynikající praktickou využitelnost modelu pro budoucí optimalizace podvozku. Vysoce hodnotím autorovu schopnost kritické interpretace výsledků, neboť v textu otevřeně analyzuje i výraznější odchylky v podélném a svislém směru a správně je přisuzuje limitům experimentu v podobě parazitních posuvů nedostatečně tuhého přípravku a prokluzů ve šroubových spojích. Po formální stránce je práce uspořádána logicky, doprovodná grafická dokumentace, sítě i výsledné deformační grafy jsou zpracovány s vysokou precizností a text se opírá o relevantní odbornou literaturu. Práce splňuje veškeré požadavky na ni kladené a převyšuje standardy bakalářského studia, a proto ji jednoznačně doporučuji k obhajobě s hodnocením A - Výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
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 A
Topics for thesis defence:
  1. Byla provedena studie konvergence sítě, kde se hodnotila maximální deformace konstrukce v mm a její relativní změna vzhledem k počtu prvků a počtu uzlů. Není však uvedeno zatížení při této studii. Můžete ukázat okrajové podmínky při této analýze? Nebylo by vhodné sledovat i jiné výstupy, které od modelu očekáváte např. poddajnost sběhu, poddajnost odklonu a pod.?
  2. V rámci tvorby výpočtového modelu oceňuji, že student modeloval kompozitové trubky pomocí ortotropního materiálového modelu, což s sebou neslo nutnost natáčení lokálních souřadnicových systémů prvků konečnoprvkové sítě, aby odpovídaly skutečné orientaci vláken. Z inženýrského pohledu se však nabízí otázka, zda by pro primární účel práce – tedy posouzení globální kinematiky a poddajnosti mechanismu – nebylo plně postačující zjednodušit ramena zavěšení pomocí nosníků (např. prvky typu BEAM). Dokáže autor odhadnout či kvantifikovat odchylku, kterou by toto výrazně jednodušší a výpočetně efektivnější řešení do globálního modelu vneslo?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová