Name: Diseño estructural y fabricación de un crucero clase vehículo Solar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 57 s
Description: Aprende el diseño estructural de vehículos solares usando materiales compuestos de fibra de carbono y simulación de elementos finitos. Este método optimiza el chasis monobloque y las suspensiones ballesta para carreras solares de larga distancia.

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Los autores queremos agradecer a todos los miembros de la Asociación del deporte de Onda Solare (www.ondasolare.com) por su apoyo esencial y Marko Lukovic quien fue el diseñador de estética del crucero. Esta actividad de investigación se realizó con el apoyo financiero de la Unión Europea y de la región de Emilia-Romagna, dentro de la FESR POR 2014-2020, eje 1, investigación e innovación.

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Los autores no tienen nada que revelar.

De la tabla 1, es posible notar que las láminas individuales no son simétricos, mientras que el sándwich entero es. Esto es debido a la necesidad de que tanto el menor número de capas, el tecnológico mínimo y las propiedades mecánicas deseadas.
Por un lado, la sección marcada como 1/1b, 2, 3 en la figura 7 es responsable de las propiedades mecánicas en general, siendo la orientación de la capas de refuerzo de alta resistencia unidireccional la principal diferencia entre ellos. En el otro lado, las secciones marcan como A, B, C y D son modificados para tener en cuenta las cargas concentradas de los sistemas de suspensión y asientos de los pasajeros, debido a la presencia de las ballestas.
El modelo de elementos finitos utilizado para el análisis del chasis compuesto se basa en una topología de shell. Los elementos Shell son una opción adecuada para reproducir estructuras, ya que tienden a capturar la flexión rigidez de los cuerpos de paredes delgadas con substancialmente más simples mallas de elementos sólidos. Por otra parte, recurrir a shell continuo o elementos sólidos debe considerarse al modelado de estructuras sándwich grueso o áreas con gradientes de tensión escarpada; una discusión comparativa de elementos shell shell y continuo se proporciona24,25.
El objetivo principal del análisis estático es comprobar que la rigidez y la fuerza de la estructura cumplen los requisitos. Requisitos de rigidez se aplican directamente, asegurando que la deformación del vehículo bajo cada hipótesis de carga es dentro de los límites de las normas (es decir, ninguna parte del vehículo penetra en la sala de los ocupantes). Evaluación de la fuerza de la estructura se basa en la evaluación de daños de Hashin26 de las capas compuestas; es decir, parámetros de Hashin deben ser estrictamente menor que 1. Como modos de dañar contribuyan al fracaso global del compuesto laminado, el uso de criterios de daño acumulativo (por ejemplo, de Hashin) se recomienda; criterio de la tensión máxima podría ser adecuado para componentes metálicos.
La literatura ha propuesto varias soluciones para la optimización del diseño de peso ligero compuesto de ballestas, pero la mayoría de ellos Conecte solamente una sola rueda27,28 (sin capacidad de recarga) o sólo es adecuada para el molde de la infusión tecnología (doble cónica)29. El diseño de la ballesta que aquí se presenta es limitados a priori por el prepreg de proceso, que no permite una solución de diseño cónico doble garantiza fiabilidad y alta resistencia material que lamina.
El aspecto innovador de la ballesta es la integración funcional de los dos componentes en uno (el muelle y la barra de recarga) y la principal ventaja es la reducción de la masa. Además, gracias al modelo analítico propuesto, es posible reducir la masa y obtener la geometría óptima rápido para el sistema de carga máxima y el desplazamiento.
Las tensiones locales y fuera de él que no puede ser apreciada por el modelo analítico, son evaluados por el método de elementos finitos, y el resorte plano compuesto capas solo se modelan con elementos de ladrillo. Esta solución es computacionalmente más pesada que el uso de conchas pero permite, en combinación con Hashin, criterios de fallo 3-d para predecir delaminación causaron por cargas fuera de plano, que es un aspecto crítico del diseño de resorte. Finalmente, los modelos analíticos y numéricos para el diseño de la hoja del resorte han sido validados por una prueba experimental de un resorte de hoja de escala.
Con respecto a la prueba del desplome, el relativamente elevado desplazamiento de la jaula del rodillo, aunque no representa un motivo de preocupación, se atribuye principalmente a la disposición de la barra frontal. Su forma noncurved y la forma aguda en la que se coloca, sin curvas y en un ángulo agudo con la dirección del impacto, es responsable de transferir la mayor parte de la energía que debe ser absorbida por el chasis a la jaula del rodillo, que tiene un distinto objetivo estructural . Por esta razón, la jaula del rodillo es empujada a la parte posterior del vehículo, provocando un estrés elevado en sus regiones de fijación a los asientos. Es importante hacer notar que, a pesar de cualquier seguridad características que podrían mejorarse potencialmente, la deformación mínima del monocasco y el hecho de que ningún componente penetrado, perforado otros dejan claro que el diseño del vehículo se considera seguro en cuanto a su resistencia a los golpes.
Por lo tanto, el diseño estructural del vehículo en su conjunto se considera que han sido optimizados en cuanto a uso de material, donde el cálculo extenso demostrado en el protocolo es esencial para el diseño de un monocasco y las ballestas que fueron diseñadas para ser luz y presentar un mayor rendimiento mecánico. Además, a través de un bloqueo numérico prueba de simulación, la estructura del vehículo demostró que es capaz de soportar con éxito el impulso inferido por un impacto frontal completo teniendo en cuenta la velocidad media del coche en su óptima eficiencia energética.

Un automóvil solar es un vehículo con energía solar utilizado para el transporte terrestre. En 1955 se presentó el primer coche solar: era un modelo de 15 pulgadas pequeña, compuesto de 12 células fotovoltáicas de selenio y un pequeño motor eléctrico1. Desde esa demostración exitosa, grandes esfuerzos se han realizado en todo el mundo para demostrar la viabilidad de la movilidad solar sostenible.
El diseño de un vehículo solar2 está severamente restringido por la cantidad de energía de entrada en el coche, que es bastante limitado en condiciones normales. Algunos prototipos han sido diseñados para uso público, aunque no hay coches principalmente alimentadas por el sol están disponibles comercialmente. De hecho, coches solares parecen lejos de un uso común en la vida cotidiana, dada sus límites actuales, especialmente en términos de costo, variedad y funcionalidad. Al mismo tiempo, representan un banco de prueba válida para el desarrollo de nuevas metodologías, en los planos de diseño y fabricación, combinando tecnología emplean en sectores industriales avanzados, como la aeroespacial, la alternativa, y automotriz. Además, la mayoría de automóviles solares se han construido con el fin de las carreras de coches solares, brillo eventos alrededor del mundo, cuyos participantes son principalmente las universidades y centros de investigación que se cuenta con la investigación de soluciones óptimas para cada problema técnico. En particular, los organizadores de las competiciones más importantes (por ejemplo, el desafío Solar Mundial) han adoptado una estrategia de desarrollo de las normas de carrera que pretende llevar estos vehículos extremos tan cerca como sea posible a lo más tradicional medios de transporte. Específicamente, después de muchos años en los que los vehículos eran solos-seaters y diseñado viajar la ruta como rápidamente como sea posible, la emergente categoría de vehículos crucero ha sido recientemente introducido y desarrollado para el transporte de pasajeros más eficiente.
Para estos vehículos, los requisitos técnicos se han convertido en aún más estrictos. De hecho, no sólo tienen que garantizar la máxima eficiencia energética, pero también deben cumplir con condiciones de ingeniería más complejas vinculadas a diferentes funcionalidades. Por ejemplo, la posibilidad de transportar un mayor número de ocupantes hace más difícil garantizar las condiciones de seguridad y conducción. El esfuerzo se hace más complicado debido al aumento de peso global y la necesidad de insertar un mucho más grande paquete de la batería, mientras que espacios internos deben ser reducidos, haciendo el posicionamiento de los mecánicos de difícil.
Debe abordarse una nueva filosofía de diseño, incluyendo una visión diferente del uso de materiales y fabricación. En primer lugar, deben seleccionarse materiales basados en el cociente del fuerza-a-peso más alto y, como consecuencia directa, plásticos de la fibra de carbono reforzado representan una solución óptima. Además, deben implementarse estratagemas específicas en el diseño.
En el presente artículo, se describen los procedimientos empleados para el diseño de algunas de las partes estructurales más importante del vehículo solar, como incluso una prueba de accidente computacional, su chasis monocasco y la suspensión. El alcance final es obtener rápidamente un vehículo solar con el peso lo menos posible, en una relación inversa con las reglas de aerodinámica y raza.
Obviamente, la búsqueda para el material óptimo en términos de la relación entre resistencia y peso está limitada por la tecnología empleada, que es el moldeado de la autoclave de preimpregnados CFRP. El objetivo de los métodos seleccionados es la determinación rápida de la opción óptima del material en cuanto a la tipología de capas dentro de un rango finito de posibilidades y en términos de Lay. De hecho, el diseño con materiales compuestos implica la elección simultánea de propiedades geométricas de las secciones de material específico y de la tecnología adecuada (que, en el caso presentado aquí, estaba determinado a priori, como sucede a menudo).
Varios concursos de reconocido rendimiento interurbano para los vehículos eléctricos solares han llevado a cabo en todo el mundo en las últimas décadas, con las universidades de primera categoría y centros de investigación, que son los principales agentes de promoción para el desarrollo de esta movilidad tecnología. Sin embargo, la competitividad que se ejecuta en este campo de investigación en alianza con los límites de la propiedad intelectual es una serio limitante para la difusión del conocimiento en la materia. Para ello, la revisión de cuentas de diseño solar del coche para pocos (y a veces anticuadas) referencias, incluso cuando todos investigaciones se basan en esta encuesta3, que es por qué se recomienda la realización de trabajos como el presente.
Independientemente de qué aspecto del diseño del vehículo está siendo mejorado, un objetivo común tiene siempre como objetivo: el logro de mayor eficiencia energética. Cambios productivos en el diseño no están siempre basadas en tecnologías de vanguardia, ya que pueden basarse meramente en mecánica como bajar el centro de gravedad del vehículo para aumentar su estabilidad (que es particularmente importante para competiciones organizadas en el desierto regiones4 debido al viento lateral ráfagas5) o reducir el peso de vehículo piezas6-de que un 10% de reducción de peso global de vehículos eléctricos puede deducir hasta un 13,7% en ahorro de7. Estrategias de gestión de energía completo también se utilizan en los eventos de la raza para asegurar el mejor rendimiento posible, donde emocionantes velocidades máximas de 130 km/h y solo cargas que duran para más de 800 km se pueden obtener en clase crucero coches8.
El estudio del vehículo aerodinámica5,9,10 es importante para asegurar la poca resistencia del aire y suavidad durante la conducción, donde los principales aspectos a controlar son una reducción del coeficiente de arrastre para Deje el coche para moverse mientras que el gasto menos energía y el coeficiente de elevación que se mantendrán negativo para garantizar que el coche es segura y estable unido a la tierra, incluso a velocidades más altas.
Otro parámetro importante a ser diseñado es el sistema de suspensión, que se aplica generalmente en vehículos regulares con los fines única de proporcionar comodidad, estabilidad y seguridad, pero en coches solares debe ser luz. Este importante aspecto se ha explorado desde 199911 en estudios que incluyeron ballestas fibra de vidrio y, más recientemente, con fibra de carbono12 que, cuando se utiliza para constituir wishbone enlaces13, ha demostrado para proporcionar no sólo peso reducción, sino un factor de mejora de la seguridad. Aunque doble-wishbone suspensión, sin duda, más a menudo se utiliza en coches solar14, el presente estudio considera un resorte plano transversal construido con fibra de carbono, pues es un sistema de suspensión más simple y más ligero con menor peso no suspendido.
En cuanto a la fabricación del chasis, la construcción de una estructura monocasco de fibra de carbono ha demostrado dar una ventaja considerable en el rendimiento, siendo una restricción de diseño indispensable para los actuales más destacados4,8 ,equipos de coche solar de15 . El uso de fibra de carbono es vital para la ejecución del vehículo, permitiendo que los equipos para la construcción de vehículos donde cada uno de los componentes estructurales (o diferentes partes de la misma estructura, como en el chasis) tiene una cantidad óptima de fibras en capas en calculado orientaciones. Para que, en este trabajo, el material propiedades han sido evaluadas a través de estandardizado pruebas experimentales, como la prueba de flexión de tres puntos y la cizalla interlaminar (ILSS) prueba.
Para asegurar estabilidad dimensional durante el ciclo de polimerización, la construcción generalmente se realiza con vacío con bolsas y4 moldes de fibra de carbono que, a su vez, se laminan en espuma de alta densidad molida precisamente o patrones de aluminio de moldeo por autoclave. La mayoría de las partes está constituida por estructuras sándwich (es decir, con las fibras de la piel y de materiales de la base de peso extremadamente ligero que sirven para atribuir la flexión resistencia a compuestos con un peso extremadamente bajo). Además, la fibra del carbón también es ventajosa para ofrecer mayores niveles de vibración seguridad contra fenómenos de resonancia12.
Con el objetivo de certificar la seguridad de los pasajeros en los eventos de accidente, pruebas de choques implican generalmente desperdiciador de tiempo y antieconómicas, experimentales y destructivas pruebas con vehículos de la muestra. Una tendencia que está ganando gran popularidad es accidente simulado por ordenador de pruebas, donde estas simulaciones investigar la seguridad de los ocupantes del coche durante diferentes tipos de impactos (por ejemplo, impacto frontal, lateral frontal, offset y rodillo encima) . Dada la importancia de realizar un análisis de accidente en un vehículo de carretera y la factibilidad de hacerlo a través de la modelización numérica, la presente investigación pretende identificar las áreas más críticas del vehículo solar, en términos tanto tensión máxima y deformación, para permitir una hipótesis de mejora de la estructura.
Numérica crash test de vehículos solares realizadas por este medio no tiene precedente. Teniendo en cuenta la falta de bibliografía en la investigación y las normas específicas para este enfoque innovador auto solar, suponía una adaptación que considere el impacto del vehículo en un obstáculo rígido a su velocidad media. Por eso, la modelización de la geometría del vehículo y la simulación (incluyendo acoplamiento de Constitución y simulación puesta en marcha) se han realizado en diferentes software apropiado. El uso de fibra de carbono para la estructura del vehículo se justifica también por su comportamiento de resistencia a los golpes, que ya se ha demostrado para ser más alto que el de otros materiales como composites de fibra de vidrio, en pruebas de colisión de vehículos eléctricos16.

<table><tbody><tr><td>CFRP Sarga T300 200g/m^2</td><td>Impregantex</td><td>GG 204T2 IMP 503Z 46%</td><td></td></tr><tr><td>CFRP UD STS 150g/m^2</td><td>DeltaPreg</td><td>STS-150 - DT150 - 36%</td><td></td></tr><tr><td>CFRP UD M46J 150g/m^2</td><td>Cytec</td><td>MTM49-3 M46J (12K) 36%</td><td></td></tr><tr><td>CFRP UDT1000 150</td><td>Cytec</td><td>X01 - 36% T1000 (12K)</td><td></td></tr><tr><td>Panal</td><td>DuPont</td><td>Nomex 9-14 mm</td><td></td></tr><tr><td>Máquina de ensayos universal (UTM)</td><td>Instron</td><td>Instron 8033 250 kN</td><td></td></tr><tr><td>FEM</td><td>Ansys</td><td>Ansys 18</td><td></td></tr><tr><td>Cálculo numérico Medio ambiente Matworks</td><td></td><td>Matlab R2018a</td><td></td></tr></tbody></table>

diseño estructural y fabricación de un crucero clase vehículo solar

Structural Design and Manufacturing of a Cruiser Class Solar Vehicle

Los cruceros son ocupantes de varios vehículos solares que están pensados para competir en largo alcance (más de 3.000 km) las razas solares basan en el mejor compromiso entre el consumo de energía y la carga útil. Deben cumplir normas de la raza en cuanto a las dimensiones, el tamaño del panel solar, funcionalidad y seguridad y requisitos estructurales, mientras que la forma, los materiales, la cadena cinemática, y la mecánica se considera a la discreción del diseñador. En este trabajo, se detallan los aspectos más relevantes del proceso de diseño estructural de un full carbono reforzado con fibra de plástico vehículo solar. En particular, se describen los protocolos utilizados para el diseño de la secuencia de laminación del chasis, el análisis estructural de muelles de ballesta y la simulación numérica de la prueba de accidente del vehículo, incluyendo la jaula de seguridad. La complejidad de la metodología de diseño de estructuras de compuestos reforzados con fibra se ve compensada por la posibilidad de adaptar sus características mecánicas y optimizando el peso total del coche.

En este trabajo, varios aspectos relacionados con el proceso de diseño estructural de un reforzado fibra del carbón lleno vehículo solar plástico son detallados, centrándose en el chasis de monocasco, las ballestas, y probar el vehículo en su conjunto durante un accidente.

Diseño estructural y fabricación de un crucero clase vehículo Solar

Cruisers are multi-occupant solar vehicles that are conceived to compete in long-range (over 3,000 km) solar races based on the best compromise between ...

Los cruceros son vehículos solares multi-ocupantes concebidos para competir en carreras solares de largo alcance que se basan en el mejor compromiso entre el consumo de energía y la carga útil. Deben cumplir con las reglas de carrera con respecto a la dimensión general, la seguridad y los requisitos mecánicos, mientras que el otro aspecto como forma, materiales, tren motriz, y la mecánica puede ser determinado por los diseñadores. En este trabajo, detallamos algunos de los aspectos más relevantes del proceso de diseño estructural de un vehículo solar de plástico reforzado con fibra de carbono.Se muestra el protocolo utilizado para el diseño de la secuencia de laminación del chasis, del análisis estructural de los muelles de la hoja y para la simulación de prueba de choque del vehículo. La complejidad de la metodología de diseño de las estructuras compuestas reforzadas con fibra se compensa con la posibilidad de adaptar sus características mecánicas y optimizar el peso total del coche. Después de desarrollar un diseño de chasis candidato, cree un modelo de shell de elementos finitos.Importe el diseño del chasis en un software de modelado de elementos finitos. En Materiales, seleccione el tipo de fibra para definir las propiedades de un polímero reforzado con fibra de carbono único. Elija el comportamiento elástico.A partir de ahí, compruebe que las constantes de ingeniería son apropiadas. A continuación, vea los parámetros de daño hashin. Asegúrese de que tienen los valores deseados.Cierre la configuración de las propiedades del material. Vaya a crear una sección de layups compuestas. Aquí, cada pliegue de polímero reforzado con fibra de carbono se define por orden en la secuencia, el material, el espesor y el ángulo de rotación.El siguiente paso es seleccionar Malla para asignar la distribución de elementos discretos. Compruebe los parámetros de la semilla de malla global. De nuevo, en Malla, seleccione Tipo de elemento.A continuación, seleccione un elemento del modelo. Utilice el tipo de elemento shell. Elija la forma del elemento de cuatro dominadas.Si los efectos de reloj de arena son insignificantes, seleccione Integración reducida. Continúe asignando elementos de malla. Cuando esté listo para generar la malla, vuelva a Malla y seleccione la confirmación de la pieza, es decir, Aceptar, para mallar la pieza.Una vez completada la malla, en Ensamblaje, cree una instancia del chasis a la que se aplicarán cargas y condiciones de contorno. Vaya a la carpeta Pasos. Allí, seleccione el procedimiento de análisis.Asegúrese de que el procedimiento se define como estático. Además, compruebe que el comportamiento de la geometría no lineal está desactivado. Ahora, vaya a Cargas para comenzar a aplicar las cargas prescritas.En Fuerza del cuerpo, introduzca los componentes y la distribución para la gravedad o la aceleración constante. La dirección de fuerza se muestra en la ventana con el modelo. A continuación, identifique las fuerzas concentradas, como las debidas a los ocupantes.Compruebe que se aplican en las posiciones correctas en el marco. Siga los mismos pasos para las fuerzas concentradas debido a las baterías del coche. Una vez establecidas las cargas, aplique las condiciones de contorno.Considere el chasis como un cuerpo soportado actuado por las cargas externas, e identifique las ubicaciones de restricción. Utilice condiciones de contorno ancladas. Para definir la salida, vaya a Solicitudes de salida de campo.Realice la selección deseada. Compruebe que el dominio es la configuración compuesta. A continuación, en Tensiones, compruebe que las variables de salida son componentes de tensión e invariables.Además, compruebe en Fallo/Fractura. Allí, se deben seleccionar los datos de salida de Hashin. Haga clic en Aceptar cuando esté satisfecho.En Análisis, comience a configurar un trabajo. Asigne un nombre al trabajo y defina el origen del modelo. Después de hacer clic en Continuar, personalice la configuración del entorno del equipo si es necesario.Elija realizar un análisis completo. Cuando se complete, ok los cambios en la ventana. Haga clic con el botón derecho en el trabajo creado y elija Submit para ejecutarlo.Utilice la salida para producir un libro de pliegues para un fabricante. El diseño incorpora un muelle de hoja transversal de fibra de carbono para un sistema de suspensión simple y ligero con un peso reducido y no suspendido. El diseño del resorte de hoja debe evaluarse como parte del proceso general.Simule un diseño de resorte de hoja optimizado en el simulador de elementos finitos de ANSYS Workbench. Dentro de ACP Pre, haga clic en Datos de ingeniería. A continuación, seleccione la pestaña Orígenes de datos de ingeniería.Vaya a la carpeta Materiales compuestos e importe las propiedades de material predeterminadas de los prepregs de carbono, unidireccionales y tejidos. Cuando haya terminado, cierre la pestaña Orígenes de datos de ingeniería. A continuación, haga clic con el botón derecho en Geometría.A continuación, haga clic con el botón derecho en Importar geometría. Seleccione Examinar para buscar y elegir el archivo CAD que representa una cuarta parte del muelle hoja. Ahora, haga doble clic en Modelo.Cuando aparezca la nueva ventana, mostrará el segmento de resorte de hoja. Seleccione el archivo en Modelo. En Propiedades de gráficos, asigne un grosor de superficie arbitrario.Haga clic con el botón derecho en Modelo para seleccionar Insertar y desde allí Selección con nombre. Utilice esta función para definir una zona de ubicación haciendo clic en el campo Geometría resaltado, seleccionando una región en el modelo y aplicándola. Repita esto para cada zona necesaria para el modelo.Cuando haya terminado, haga clic con el botón derecho en Malla. A continuación, haga clic en Generar malla para generar la malla predeterminada. Cierre la ventana Mecánica para continuar.En la pantalla ACP Pre, abra la ventana Configuración. Para definir las propiedades del pliegue, vaya a la carpeta Datos de material. Dentro de él, haga clic con el botón derecho en Tejidos y continúe seleccionando Crear tejido.En la ventana que se abre, defina el material. A continuación, asigne el grosor del prepreg. A continuación, haga clic con el botón derecho en Stackups y siga esto seleccionando Crear apilamiento.En la nueva ventana, defina la secuencia de apilamiento sublaminado yendo al menú desplegable Tejidos y realizando las selecciones necesarias para el proyecto. Vaya a la opción de carpeta Rosettes y haga clic con el botón derecho en ella para crear una roseta. En la ventana, haga clic en Origen y pase al modelo de resorte.Allí, haga clic a lo largo del eje del muelle hoja para definir las coordenadas locales del elemento. Cierre la ventana para completar la tarea. Vaya a hacer clic con el botón derecho en la carpeta Conjunto de selección orientada y elija crear un conjunto de selección.Para un conjunto de elementos, seleccione primero las entradas y el punto. En la geometría, haga clic en un punto arbitrario para definir el origen. Además, en Rosettes, asigne la roseta apropiada.Haga esto para cada uno de los conjuntos de elementos. En este momento, abra la carpeta Grupos de modelado. Aparece el grupo de modelado definido.Para crear un grupo de modelado, haga clic con el botón derecho en la carpeta y elija Crear grupo de modelado. En la nueva ventana, haga clic en Aceptar. Haga clic con el botón derecho en el nuevo grupo y seleccione Crear pliegue. Defina un conjunto de selección orientado, material de pliegue y el número de capas para cada pliegue.Repita este paso para cada grupo de pliegues para definir la secuencia de apilamiento completa. Cierre la ventana ACP. En el cuadro de herramientas, arrastre Análisis estructural estático al espacio de trabajo.A continuación, arrastre ACP Pre Setup al modelo en Static Structural y seleccione Transfer Solid Composite Data( Transferir datos compuestos sólidos). Haga doble clic en Modelo en Estructural estático. Ahora, aplique condiciones de simetría y contorno de restricción.Haga clic con el botón derecho en Estructural estático y seleccione Insertar, seguido de Desplazamiento. A continuación, seleccione la superficie restringida de la geometría. Restringir los componentes adecuados estableciéndolos en cero.Siga el mismo procedimiento para la fuerza. Compruebe que se respetan las simetrías deseadas. Haga clic en Resolver para resolver el modelo como elástico lineal.En project Schematic, vaya a la caja de herramientas y arrastre ACP Post a Modelo en ACP Pre. Arrastre la solución estructural estática a los resultados en ACP Post. A continuación, haga doble clic en Resultados en ACP Post.Para crear criterios de error, haga clic con el botón derecho en el menú Definición y elija Crear criterios de error. En la ventana que se abre, seleccione Hashin como criterio de error. Seleccione Configurar y establezca la dimensión del modo de error en 3D.Ok los cambios para volver a la pantalla inicial. Ahora, haga clic con el botón derecho en el menú Solución para seleccionar Crear error. En la nueva ventana, seleccione los criterios de error deseados.Además, marca la casilla Mostrar en sólidos. Ok los cambios antes de hacer clic en el símbolo de relámpago para evaluar los resultados de los criterios de error. Para la simulación de un accidente, desarrollar un modelo CAD completo del vehículo.El modelo debe incluir todos los componentes principales, sistemas de dirección y suspensión, batería, asientos, jaula enrollable y monocasco. A partir de este modelo CAD, cree un modelo de medio coche para aprovechar la simetría bilateral con el fin de optimizar los cálculos. Inicie un nuevo proyecto en el software de simulación de elementos finitos DE ANSYS.En Cuadro de herramientas, Sistemas de análisis, vaya a Dinámica explícita. Arrástrelo al esquema del proyecto. En el nuevo elemento, haga doble clic en Datos de ingeniería.En la nueva pestaña, en Materiales, agregue nuevos materiales y asígnelo en consecuencia, Fibra de carbono en este caso. Arrastre las propiedades necesarias del material desde el árbol de Toolbox. En Valores, inserte los valores obtenidos anteriormente, incluidas sus unidades adecuadas.Vuelva a la pestaña Esquema de proyecto. A continuación, en Dinámica explícita, haga clic con el botón derecho en Geometría para seleccionar Importar geometría. Haga clic en Examinar y cargue el archivo STP con el modelo de medio coche en el entorno del modelo.El archivo también incluye la barrera para la prueba de bloqueo. Dentro del árbol del proyecto, seleccione Malla. En Detalles de malla, vaya a Preferencia de física.Establezca el valor en Explícito. A continuación, vaya a Nodos de Element Midside. Establezca su valor en Dropped.A continuación, en Tamaño, vaya a Función de tamaño y, desde allí, seleccione Curvatura. Vaya al Centro de referencia y seleccione Medio. Establezca el tamaño mínimo del elemento en seis milímetros.Elija el tamaño máximo del elemento para que sea de 30 milímetros. Ahora, en Proyecto, establezca las condiciones de límite de restricción haciendo clic con el botón derecho en dinámica explícita. Seleccione Insertar y, a continuación, Soporte fijo para definir la barrera rígida para una colisión.Elija cómo se va a fijar la barrera. A continuación, seleccione la barrera y aplique la opción. Vuelva a hacer clic con el botón derecho en Dinámica explícita y seleccione Insertar, seguido de Desplazamiento.Aplique los cambios. Cambie el eje Z de libre a un valor constante de cero. En la parte superior de la ventana, haga clic en Resolver.Aquí está un mapa de muestra que muestra los desplazamientos del chasis resultantes de una aceleración hacia atrás 5G. Este mapa se puede utilizar para evaluar la rigidez estructural en una etapa de diseño temprana. Esta es la geometría optimizada del muelle de la hoja.El análisis de elementos finitos de la geometría permite el cálculo del índice de fallos según los criterios de error de Hashin. También puede determinar la tensión en el estigma una dirección en la superficie externa de la hoja, a lo largo de su dirección principal. El modelo numérico se valida mediante un modelo a escala probado para fracturarse.Este vídeo permite apreciar la evolución del estrés en el vehículo durante un impacto modelado de 60 kilómetros por hora. Un mapa de tensión de muestra proporciona un medio para evaluar la integridad del vehículo ayudando a identificar posibles puntos de falla que podrían dañar a los pasajeros. Un mapa de desplazamientos del análisis de elementos finitos para la misma velocidad de impacto revela el mayor se produce en la parte delantera del vehículo y en las barras de la jaula de rodillos que están unidas a los asientos.Son una opción adecuada para reproducir estructuras compuestas, ya que pueden simular la rigidez de flexión de los cuerpos de pared delgada con una malla más simple que los elementos sólidos. Por otro lado, en el muelle de hoja, donde las tensiones locales no pueden ser apreciadas por el modelo analítico, se evalúan mediante el método de elemento finito, y las capas compuestas de hoja se modelan por los elementos de ladrillo. Es importante notar que, durante los eventos de choque, la deformación del monocasco es mínima, y ningún componente penetra en el otro.Por lo tanto, es posible decir que el diseño en el vehículo es seguro. Se han demostrado diferentes modelos americanos para la optimización estructural de un vehículo alimentado por energía solar. El vehículo demostró ser eficiente y ganó el American Solar Challenge 2018 en su categoría.

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Research

Investigación

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Engineering

Ingeniería

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