Summary
I detta arbete relaterade flera aspekter till strukturella designprocessen av en full-carbon fiber-förstärkt plast solar fordon är detaljerade, med fokus på monocoque chassi, bladfjädrar, och fordonet som helhet under en krasch testa.
Abstract
Kryssare är flera åkande solar fordon som är utformade för att tävla i långväga (över 3 000 km) solar raser baserat på den bästa kompromissen mellan energiförbrukning och nyttolasten. De måste följa loppets regler angående totalmått, solpanel storlek, funktioner och säkerhet och strukturella krav, medan formen, materialet, drivlina, och mekanikerna anses designern eget gottfinnande. I detta arbete, är de mest relevanta aspekterna av strukturella designprocessen av en full-kol fiber-förstärkt plast solar fordon detaljerade. I synnerhet beskrivs de protokoll som används för konstruktion av sekvensen laminering av chassit, bladfjädrar strukturella analysen och crash test numerisk simulering av fordonet, inklusive skyddskorgen. Komplexiteten i design methodologyen av fiberarmerad kompositstrukturer kompenseras av möjligheten att skräddarsy deras mekaniska egenskaper och optimera den totala vikten på bilen.
Introduction
Solar bil är en soldriven fordon som används för landtransporter. Den första solar bil presenterades 1955: det var en liten 15-tums modell, består av 12 selen solceller och en liten elmotor1. Sedan att lyckad demonstration, har stora ansträngningar gjorts i hela världen att bevisa genomförbarheten av solar-hållbar rörlighet.
Utformningen av en solar fordon2 begränsas kraftigt av mängden energitillförseln in i bilen, som är ganska begränsat under vanliga förhållanden. Några prototyper har utformats för allmänheten, även om inga bilar som primärt drivs av solen finns kommersiellt. Som en sakfråga, verkar solar bilar långt ifrån en vanlig användning i vardagen med tanke på deras nuvarande gränser, särskilt när det gäller kostnad, utbud och funktionalitet. Samtidigt, de företräder en giltig provbänk för utveckling av nya metoder, på nivåer i både design och tillverkning, kombinera teknik som normalt används i avancerade industriella sektorer, såsom aerospace, alternativa energi, och Automotive. Dessutom har de flesta solar bilar byggts i syfte att solar biltävlingar, ädla händelser runt om i världen, vars deltagare är främst universitet och forskningscentra som skryter forskningen av optimala lösningar för varje tekniskt problem. I synnerhet har arrangörerna av de viktigaste konkurrensarna (t.ex., i World Solar Challenge) antagit en strategi för utvecklingen av de race förordningar som syftar till att föra dessa extrema fordon så nära som möjligt till den mer traditionella transportmedel. Särskilt efter många år där fordonen var singel-seaters och utformade att resa rutten som snabbt som möjligt, den framväxande kategorin cruiser fordon har nyligen introducerat och utvecklats för effektiv transport av fler passagerare.
För dessa fordon, har de tekniska kraven blivit ännu hårdare. I själva verket inte bara har de att garantera maximal energieffektivitet, men de måste också följa mer komplexa tekniska villkor som är kopplade till olika funktioner. Exempelvis gör möjligheten att transportera ett större antal passagerare det svårare att garantera säkerhet och körbarhet. Strävan görs mer komplicerat på grund av den totala viktökning och behovet av att infoga ett mycket större batteri, medan inre utrymmen måste minskas, att göra placeringen av mekanikerna svårt.
En ny designfilosofi måste hanteras, inklusive en annan vision av materialanvändningen och tillverkning. Första materialen måste väljas utifrån den högsta styrka-to-viktförhållandet, och som en direkt följd, kol-förstärkt fiberplast representerar en optimal lösning. Dessutom måste särskilda knep i designen genomföras.
I denna artikel skall är de förfaranden som används för att utforma några av de viktigaste strukturella delarna av solar fordonet, såsom dess monocoque chassi, fjädringen och även en computational krocktest avbildade. Den slutliga omfattningen är att snabbt få solar fordon med minsta möjliga vikt, i en avvägning med aerodynamik och ras regler.
Uppenbarligen, sökandet efter det optimala materialet när det gäller förhållandet mellan motstånd och vikt begränsas av den teknik som används, vilket är autoklav gjutning av CFRP debutaniserade. Syftet med de valda metoderna är snabba fastställande av den optimala materialval när det gäller ply typologi inom ett begränsat utbud av möjligheter och uppställningsspår. I själva verket gestaltning med kompositmaterial innebär samtidig valet av avsnitten geometriska egenskaper, det specifika materialet och av lämplig teknik (att, i fall presenteras här, var beslutsamt en priori, som ofta händer).
Flera kända långdistans prestanda tävlingar för solar elfordon har hållits i hela världen under de senaste decennierna, som inbegriper top-ranking universitet och forskningscentra, som är de huvudsakliga främja agenterna för utvecklingen av sådan rörlighet teknik. Konkurrenskraft som körs i detta forskningsområde i allians med immateriella gränser är dock ett allvarligt begränsande faktor för spridningen av kunskap i frågan. För därför litteraturstudien på solar bil design konton för några (och ibland kan inaktuella) referenser, även när hela undersökningar bygger på denna undersökning3, vilket är varför uppmuntras förverkligandet av verk som förevarande.
Oberoende av vilken aspekt av fordonets design förbättras, ett gemensamt mål är alltid att: att uppnå mer energieffektivitet. Produktiva förändringar i design baseras inte alltid på spjutspetsteknik, som de bara kan baseras på mekanik såsom sänka tyngdpunkten av fordonet att öka dess stabilitet (vilket är särskilt viktigt för tävlingar hölls i öknen regioner4 på grund av sidvind vindbyarna5) eller minska vikten på fordonet delar6-av som en 10% av total viktminskning av elektriska fordon kan sluta upp till 13,7% i energibesparing7. Noggrann energistrategier används också ofta i tävlingar för att säkerställa bästa möjliga prestanda, där spännande maximat rusar av 130 km/h och enda avgifter som varade i över 800 km kan erhållas i cruiser-klass bilar8.
Studien av bilens aerodynamik5,9,10 är viktigt att försäkra lite motstånd från luft och jämnhet under körning, där de viktigaste aspekterna som skall kontrolleras är en minskning av koefficienten som drar till Låt bilen att flytta medan spendera mindre energi, och hiss koefficienten som måste hållas negativa att garantera att bilen sitter säkert och stabilt på marken, även vid högre hastigheter.
En annan viktig parameter utformas är suspensionssystemet, som allmänt tillämpas i vanliga fordon med enbart att tillhandahålla komfort, stabilitet och säkerhet, men i solar bilar måste det också vara ljus. Denna viktiga aspekt har undersökts sedan 199911 i studier med glasfiber bladfjädrar och, mer nyligen, med kolfiber12 som, när den används att utgöra wishbone länkar13, har visat sig ge inte bara vikt minskning men också en ökad säkerhetsfaktor. Trots dubbla triangellänkar suspension används utan tvekan mer ofta i solar bilar14, anser den aktuella studien en tvärgående bladfjäder som byggs med kolfiber, för det är en enklare och lättare bärsystem med minskad ofjädrad vikt.
När det gäller tillverkning av chassit, har byggandet av en monocoque struktur gjord av kolfiber visat sig ge en betydande prestandafördel, att vara en oumbärlig design begränsning för mest framstående befintliga4,8 ,15 solar bil lag. Användningen av kolfiber är avgörande för körning av fordonet, vilket gör att lagen att bygga fordon där var och en av de strukturella komponenter (eller olika delar av samma struktur, som i chassit) har en optimal mängd fibrer lager i beräknas riktlinjer. För att i detta arbete, materialet egenskaper har bedömts genom standardiserade experimentella tester, såsom trepunkts böjande testet och interlaminär skjuvning hållfasthetsprovningen (servers).
För att säkerställa dimensionell stabilitet under cure cykel, görs allmänt byggande med vakuum uppsamlare och autoklavera molding4 på kolfiber formar, som i sin tur är laminerat på just slipat Högdensitetsskum eller aluminium mönster. Majoriteten av delarna utgörs av sandwichkonstruktioner (dvs.med fibrer på huden och extremt lätta kärnan material som tjänar till att tillskriva böjmotstånd till sammansatt bär en extremt låg vikt). Kolfiber är dessutom också fördelaktiga för att erbjuda högre vibrationella säkerhetsnivåer mot resonans fenomen12.
Syftar till att intyga säkerheten för passagerarna i krasch händelser, innebära krocktester brukar tidsödande och oekonomiskt, experimentell och destruktiva tester med prov fordon. En senaste trend som vinner enorma popularitet är datorsimulerad crash test, där dessa simuleringar undersöka säkerheten för bil åkande under olika typer av effekter (t.ex., full frontal, offset frontal, sida effekt och rulla över) . Med tanke på vikten av att göra en krasch analyser på ett vägfordon och möjligheten att därigenom genom numerisk modellering, denna undersökning syftar till att identifiera de mest kritiska områdena av solar fordonet, när det gäller både maximal stress och deformation, för att möjliggöra en hypotes av förbättring av strukturen.
Den numeriska krocktest på solar fordon härmed utförs är utan motstycke. Med tanke på avsaknaden av bibliografi över forskning och specifika regler för detta innovativa solar bil tillvägagångssätt antogs en anpassning som behandlar följderna av fordonet på en styv hinder vid dess genomsnittliga hastighet. För att geometri modellering av fordonet och simulering (inklusive mesh konstitutionen och simulering set-up) har utförts på olika lämplig programvara. Användningen av kolfiber för fordonets struktur motiveras också av dess krocksäkerhet beteende, vilket redan har visat sig vara högre än för andra material, såsom glas fiberkompositer, på krocktester av elfordon16.
Protocol
Obs: Designprocessen av en solar fordon är en ganska komplicerad uppgift, som inbegriper tvärvetenskapliga aspekter, så det inte är möjligt att täcka dem alla här. För att vägleda läsaren, visas den logiska processen som är inbäddad i protokoll som beskrivs i figur 1.
Figur 1: Design flödesschema. Samspelet mellan de olika delarna av designprocessen skildras. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
1. uppställningsspår av den huvudsakliga chassidesign
- Bestämma lastfördelningen i det pessimistiska scenariot.
- Multiplicera passagerarnas och batteri pack massutskick med designens vertikala acceleration att erhålla huvudsakliga design lasten.
- Överväga säten och de olika möjliga batteri platserna ställning.
- Beräkna reaktionerna på bladfjäder lederna. Fordonet är ansedd som en enkelt stöds a-beam.
- Bestämma diagrammen Böjande ögonblick och skjuvning.
- Hitta högsta tillåtna skjuvspänningen på materiellt kärna ur. Dess värde kan läsas i bladet kärna tekniska eller hittat med hjälp av experiment på lämpliga prover. I det här fallet kan delaminering stress core skikten bestämmas.
- Beräkna smörgås kärna tjocklek baserat på den skeva motstånd17,18 (där
är bredden över vilka skjuvning tvinga 
tillämpas och 
är de kärna tjockleken).
- Hitta tillgängliga CFRP skikten drag- och tryckhållfasthet styrka. Deras värde kan hittas i den skikten tekniska lakan.
- Bestämma experimentellt Böjande styrka av smörgås kompositer19.
- Bestämma experimentellt servers för möjliga kombinationer av material20,21.
- Ta hänsyn till olika delar av fordonet, vars form är utformad i en avvägning mellan aerodynamiska krav och funktionella behov.
Obs: Det finns tre kritiska sektioner i chassit — en med det högsta böjande ögonblicket, och de två ändarna, där området reduceras dramatiskt på grund av hjulupphängning systemen. I dessa två reducerade avsnitt, måste dessutom skjuvning överföras från bladfjäder till chassit. - Göra ett antagande om uppställningsspår i tre avsnitt anses och i de olika delarna av avsnitten, med hänsyn till att den tekniska minsta17 är minst 10% av fibrerna i varje riktning (0 ° [dvs, längsgående], 90 ° [dvsövergripande] och ± 45 ° [dvs, diagonal]), den viktigaste belastning som agerar i den specifika delen av avsnittet att antalet plies är heltal, och att tjockleken måste hållas till ett minimum.
- Beräkna maximal drag- och tryckhållfasthet stressen enligt sandwich teori17,18 och jämföra dem med de tillåtna (där är bredden över som nu
appliceras och och 
är tjockleken av kärnan och skikten, respektive).
- Ändra uppställningsspår, om nödvändigt, och gå tillbaka till steg 1,9.
- Gör en finita element shell modell i programvaran Abaqus och tillämpa de effekt-motsvarande belastningar som föreskrivs i de förordningar22.
- Skapa chassit i en CAD-Modellerare.
- Importera chassit i FEM programvaran som en shell eller fasta delen genom att klicka på Importera | En del. Om det importeras som en solid, använda verktyget Geometri redigera omvandla den till en shell del.
- Definiera egenskaper för en enda CFRP-ply som elastiskt material med typ Lamina eller Engineering konstanter; Välj de elastiska moduli och Poissons nyckeltal av materialet. Märke att engineering konstanter parametrar behövs om ute-av-plane uppförandet av skalet analyseras. Välj Hashin Skada kriteriet att genomföra ett misslyckande kriterium för den sammansatta ply26.
- Skapa en Sammansatt Layups avsnitt genom att definiera sekvensen stapling av laminat. Tilldela varje ply dess orientering och tjocklek i tabellform.
Obs: Efter härdning tjocklek måste beaktas för CFRP skikten. - Tilldela fördelningen av diskreta inslag av del av Mesh utsäde. Använd Partition ansikte verktyg och Bias utsäde för att öka antalet element på kritiska platser. Välj formen Quad-dominerade inslag och Shell elementtypen. Klicka på lägre integration om timglas effekterna i modellen är försumbar; Använd annars nonreduced integration.
- Skapa en instans av chassit i modulen församling . Detta är den som laddar, och randvillkor kommer att tillämpas.
- Definiera analysförfarandet i modulen steg som statisk. Välj inställningarna för Problemlösaren. Välj Nlgeom: på att aktivera olinjära membranal beteende.
- Applicera belastningar som är likvärdiga med dem som föreskrivs i förordningarna som kroppen kraft laster på chassit. Tillämpa koncentrerade krafter som batterierna och boendes positioner för att beakta deras klumpa vikter.
- Applicera den BCs på instansen. Överväga chassit som stöds organ handlat av de yttre lasterna, med ledad BC på den begränsar ' platser.
- Definiera utgångarna i modulen Fältet utgående begäranden . Välj domän: sammansatta layup extrahera utgångarna på varje ply's plats i laminat.
- Skapa ett jobb och köra analysen.
- Verifiera resultaten överensstämmer med de förordningar krav22. Om de inte uppfylls, gå tillbaka till steg 1,9 och 1.12.4 och ändra sekvensen laminering.
- Producera en ply-bok att översätta--sektionsvis inställningen av strukturella designer till en ply-av-ply förhållningssätt som krävs av tillverkaren.
- Göra särskilda ändringar i avsnitten där specifika funktionskrav leder till en minskning av smörgås tjocklek.
- Tillverka chassit i en autoklav.
- Producera Högdensitetsskum mönster av precision fräsning.
- Garantera en ytfinish med böter-kornstorlek sandpapper.
- Tillämpa lager av sealer och släpp agent på skummet att försäkra detachability av kolfiber formarna.
- Tillverka formarna av montering före impregnerade katalys-lågtempererad kolfiber lager och tätning varje del med vakuum påse komprimering för en ytterligare autoklav botemedel.
- Polera ytan av de producerade formarna och gäller sealer och släppmedel.
- Laminat på chassidelar över mögel enligt ply-boken och skicka dem till vakuum påse komprimering och en autoklav botemedel.
är bredden över vilka skjuvning tvinga 
tillämpas och 
är de kärna tjockleken).
appliceras och 
är tjockleken av kärnan och skikten, respektive).
2. bladfjäder Design
Figur 2: laddar diagram av bladfjäder. Denna figur visar bestämning av skjuvning och av de Böjande ögonblick agerar på bladfjäder. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
- Avgöra fördelningen längs bladfjäder (se böjning och skjuvning diagrammet i figur 2).
- Utvärdera den maximala belastningen på hjul på fordonet i det pessimistiska scenariot (se steg 1.1).
- Beräkna de reaktioner krafterna (maxlast
) på bladfjäder ändar, med tanke på den suspension arm utnyttjar. - Definiera verifikationer och lastning punkter av leaf fjädra baserat på dess fästpunkter till fordonets chassi och upphängning och kära.
- Fastställa diagram av böjning och skjuvning, modellering bladfjäder som en fyra-peka böjande stråle med en lika maxlast tillämpas i ändarna (värsta scenariot).
- Utvärdera den maximala förskjutningen
av bladfjäder avslutas i enlighet med fjädring geometri och tillåtna utrymme runt fordonet ramen. - Välj materialet med den högsta specifik stam energilagrande anlagen,
.
Här,
är den tillåtna stressen, 
är elasticitetsmodulen, och 
är tätheten.- Som böjning är den dominerande belastningen av leaf fjädra (skjuvning lasten är en eller två tiopotenser lägre), hålla utmattningshållfastheten av material som .
- För ortotopisk kompositmaterial, överväga den trötthet som böjstyvhet av FRP längs den huvudsakliga riktningen (fiber riktning) som .
- Som böjning är den dominerande belastningen av leaf fjädra (skjuvning lasten är en eller två tiopotenser lägre), hålla utmattningshållfastheten av material som
- Begreppsmässigt design bladfjäder form och uppställningsspår, att maximera sin specifika energi lagring anlagen.
Obs: Bladfjäder cross avsnitt bör modelleras så att det högsta tillåtna stress tillståndet inträffar längs alla löv våren.- Fokusera bara på bockning diagrammet i figur 2. Skjuvning Ladda är en eller två tiopotenser lägre. Baserat på det, dela upp bladfjäder i två typer av sektorer: mellan de två stöden (
) och mellan stöden och bladfjäder ändarna (
). - Längs , hålla den böjande belastningen konstant och vid högsta; därmed också hålla tvärsnitt konstant.
- Längs , öka till böjande lasten linjärt från Belastningspunkten stöd; Därför tvärsnitt höjden
bör uppfylla följande ekvation för att hålla stressen 
konstant på den yttre ytan av blad våren, längs alla dess längd.
Här,
är avståndet från peka av tillämpningen av den maximala belastningen 
och 
tvärsnitt bredd. Formeln visar att längs den span, leaf vårens tvärsnitt höjd 
bör vara avsmalnande med en parabolisk profil. Dock processen praxis skäl, ungefärlig leaf vårens höjd profil med en linjär.
Obs: Hålla konstant att undvika fiber avbrott under lamineringsprocessen, vilket kommer att minska styrkan i de sammansatta laminas. - Eftersom bockning är högre än den skjuvning lasten, använda en smörgås struktur med ett linjärt avsmalnande kärnan i 0-90 tyg FRP att motstå skjuvning laster och ger vridstyvhet till bladfjäder och yttre skikten av enkelriktad FRP orienterade med leaf vårens Principal axis att kontrast böjande lasten. De yttre skikten har en konstant tjocklek att undvika geometriska diskontinuiteter i zonen högre stressad.
- Fokusera bara på bockning diagrammet i figur 2. Skjuvning Ladda är en eller två tiopotenser lägre. Baserat på det, dela upp bladfjäder i två typer av sektorer: mellan de två stöden (
- Få den draghållfasthet, tryckhållfasthet, böjhållfasthet, och skjuvhållfasthet valda FRP material. Deras värde kan hittas i de tekniska datablad eller med hjälp av ett test baserat på ASTM-standarder (rekommenderad alternativ).
- Optimera bladfjäder geometriska dimensioner med hjälp av en analytisk modell.
Obs: Funktionen mål är att minimera massan samtidigt som de införde begränsningar; därför upprätthålla en maximal belastning med en nedböjning som är lika med och hålla stressen lägre än de material-tillåtna.- Begränsa tillståndet på den största deformationen för en angiven max Last .
Här,
är ett litet värde infogas för konvergens skäl. Begreppsmässigt bladfjäder är en smörgås med en avsmalnande kärnan i den regionen. Beräkna böjning 
vid lastning , med hjälp av Castigliano ledars metod.
Här,
och 
är bladfjäder längs böj styvhet och , respektive.
Här,
och 
är elastisk modulusen av kärnan och de yttre lager, respektive
är den yttre Lagertjockleken, och
är de kärna tjockleken.
- Begränsa villkoret för högsta bockning stress:
(maximal UD trötthet bockning stress). Utvärdera 
med hjälp av Euler-Bernoulli teorin.
- Begränsa villkoret på maximal core och yttre lagret skjuvspänningar:
(högsta core trötthet skjuvspänning) 
(högsta core trötthet shear stress). Utvärdera 
och 
med hjälp av Euler-Bernoulli teori24.
- Använd bladfjäder massan som objektiva funktion för att minimera.
Obs: De geometriska parametrar som kan varieras är:
, , och . Om det tillåts av utformningen av förankringspunkterna på ramen, och kan också betraktas som variabler, om den följande begränsa respekteras:
- Lösa problemet iterativt eller med hjälp av optimeringsalgoritmer, som finns integrerade i flera numerisk computing programvaror.
- Begränsa tillståndet på den största deformationen
- Utföra en FE simulering av den optimerade bladfjäder i Ansys sammansatta Pre/Post (AVS). Målet är att utvärdera stress koncentrationen och out-av-planet laster.
- Rita, som en yta, endast en fjärdedel av bladfjäder, CAD geometri med ytan uppdelad i korrespondens med stöd punkt och uppställningsspår variationer.
- Skapa ett nytt projekt för simulering i ANSYS Workbench. Välj ACP (Pre) (i menyn verktygslåda ) genom att dra det till arbetsytan.
- Definiera materialegenskaper genom att klicka på Engineering Data. Välj Engineering datakällor och importera från kompositmaterial mapp kol UD och vävda debutaniserade standard materialegenskaper, genom att dubbelklicka på dem. Uppdatera de materiella konstanterna i de tre huvudsakliga riktningarna med de tillgängliga på det materiella databladet eller erhållas från experimentella resultat.
- Importera geometri samtidigt länken med CAD genom att högerklicka på geometri och sedan på Importera geometri. Importera den i det ursprungliga CAD-formatet.
- Dubbelklicka på modell. Tilldela en godtycklig ytan tjocklek. Definiera de olika layup zonerna med hjälp av funktionen Heter urval (Högerklicka på modellen och sedan på Infoga). Generera standard maskans genom att högerklicka på Mesh och sedan på generera mesh.
- Workbench, öppna ACP – Pre genom att dubbelklicka på Setup.
- Definiera de skikten egenskaper i mappen Material Data -menyn. Välj Skapa tyg genom att högerklicka på tyger; sedan definiera Material och tilldela natriumvätesulfit tjocklek. Välj skapa Sub laminat genom att högerklicka på Sub laminat och definiera sekvensen sub laminat stapling.
- Definiera det lokala koordinatsystemet för element i mappen rosetter menyn enligt huvudsakliga riktningen av lamineringsprocessen (huvudsakliga bladfjäder axel).
- Orientera lokala koordinaterna för de FEM elementen i mappen Orienterade urvalsuppsättning menyn genom att definiera för varje Element anger (tidigare definierade i steg 2.7.5) en godtycklig beskärning punkt och de rosetter i steg 2.7.8.
- Definiera den layup baserat på resultaten från optimeringsprocessen av steg 2,7. Högerklicka på Modellering grupper och välj skapa Ply. Definiera den Orienterade urvalsuppsättning, den Ply materialoch Antal i lager. Upprepa detta för varje upprepande grupp av skikten.
Obs: Följ samma staplingsordningen för lamineringsprocessen. - I Workbench, dra statisk strukturell analys (på menyn verktygslåda ) till arbetsytan. Sedan dra ACP (Pre) \Setup på statiska structural\Model och välj överför fast sammansatta Data. Dubbelklicka på statiska Structural\Setup.
- Applicera symmetrin och begränsa gränsvillkor. Högerklicka på Statiska strukturella och välj Insert\Displacement. Välj kant eller yta av geometri och ange förskjutningen 0 för lämplig komponenten riktning.
- Applicera den kraft på samma sätt av steg 2.7.12.
- Lösa den FEM-modellen som linjära elastiska genom att klicka på Lös.
- Utvärdera den maximala förskjutningen
) av leaf fjädrar genom att högerklicka på lösning och välja Insert\Deformation\Directional. Om den är låg, komma tillbaka till steg 2.7.10 och öka antalet yttre UD skikten; om det är högre, minska den. - I Workbench, dra ACP (Post) (i verktygslåda) på den ACP (Pre) \Mode. Dra sedan Static\Structural lösning på ACP (Post) \Results. Dubbelklicka på AVS (Post) \Results.
- Högerklicka på mappen Definition -menyn och välj som fel kriterier Hashin 3D.
- Högerklicka på mappen lösningar -menyn och välj Skapa misslyckande.... Välj Hashin och kolla Visa på fasta ämnen.
- Kontrollera om misslyckande kriterierna är alltid nedan en. Om de inte kan gå tillbaka till steg 2.7.7 och öka antalet plies i zonen identifieras som kritisk, orientera dem som nödvändiga.
- Skriva ply boken.
- Testa en förminskad modell av den designade bladfjäder.
- Design, med hjälp av den analytiska modellen för steg 2,7, en 1/5-till 1/10-skalas bladfjäder, trimma de yttre lagren och kärna tjocklek att ha samma kvot mellan böjning och skjuvning stress av den riktiga komponenten och en liknande krökning för maxlast.
- Laminat den skalade bladfjäder.
- Testa det med en vanlig fyra-peka böjande provningsfixturen.
- Analysera maxlast och deplacement och felmoder.
- Optimera utformningen av den bladfjäder baserat på slutsatserna från det experimentella testet.
- Tillverka den optimerade bladfjäder.
) på bladfjäder ändar, med tanke på den suspension arm utnyttjar.
av bladfjäder avslutas i enlighet med fjädring geometri och tillåtna utrymme runt fordonet ramen.
.
är den tillåtna stressen, 
är elasticitetsmodulen, och 
är tätheten.
) och mellan stöden och bladfjäder ändarna (
).
bör uppfylla följande ekvation för att hålla stressen 
konstant på den yttre ytan av blad våren, längs alla dess längd.
är avståndet från peka av tillämpningen av den maximala belastningen 
och 
tvärsnitt bredd. Formeln visar att längs den 
bör vara avsmalnande med en parabolisk profil. Dock processen praxis skäl, ungefärlig leaf vårens höjd profil med en linjär.
är ett litet värde infogas för konvergens skäl. Begreppsmässigt bladfjäder är en smörgås med en avsmalnande kärnan i den 
vid lastning 
och 
är bladfjäder längs böj styvhet 
och 
är elastisk modulusen av kärnan och de yttre lager, respektive
är de kärna tjockleken.
(maximal UD trötthet bockning stress). Utvärdera 
med hjälp av Euler-Bernoulli teorin.
(högsta core trötthet skjuvspänning) 
(högsta core trötthet shear stress). Utvärdera 
och 
med hjälp av Euler-Bernoulli teori24.
, 
) av leaf fjädrar genom att högerklicka på lösning och välja Insert\Deformation\Directional. Om den är låg, komma tillbaka till steg 2.7.10 och öka antalet yttre UD skikten; om det är högre, minska den.3. full-Frontal Crash Test simulering
Figur 3: Cruiser geometri. Denna figur visar allmänna form och mått av fordonet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
- Rita geometri av fordonet (figur 3).
- Skapa och namnge en ny del projekt i CAD-modellering av programvara.
- Modellen fasta delar med hjälp av resurser extrudering, kontakt Revolve Sweptoch Loft att säkerställa full mellan olika fordonsdelar (såsom chassi, säten och störtbåge). När det behövs, klicka på fliken yta, Referens geometrioch plan att rita ett referensplan.
- Upprepa steg 3.1.2 tills geometri är komplett med monocoque, dörrar, rulla bur, säten, batteri, hjul, däck, hjulnav, bärarmar, leafen fjädrar, styrning system och stel solid barriär (2 x 2 m).
- Utnyttja den bilaterala symmetrin för att optimera beräkningar och använda en halv-bil modell. Under fliken verktyg , klicka på Symmetri kontrollera och välj kommandot Automatisk symmetri Split . Klicka på hos det organ som kommer att hållas och bekräfta genom att klicka på Split del.
- Konvertera de fasta kropparna till ytor: Välj ansikten relaterade till tjockleken på organ och klicka på fliken ytor och sedan på Ta bort ansiktet.
- Klicka på Spara som och välj formatet STP .
- Ställa in och utföra simuleringen.
- Skapa och namnge ett Nytt projekt i ANSYS Workbench Finita Element simulering programvara.
- Dra från Toolbox - analyssystem till det projektet Schematisk en Explicit dynamiska fönster. Dubbelklicka i Engineering Data och lägga till nya material, att dra deras nödvändiga egenskaper från trädet verktygslådan och infoga de värden som erhållits i avsnitt 1 i detta protokoll, namnge varje material med detta.
- Högerklicka på geometri till Importera geometri. Klicka på Bläddra och välj den STP-fil som genereras i steg 3.1.6.
- Dubbelklicka på modell under Explicit dynamiska öppna modell miljön.
- En gång inuti modellen miljön, högerklicka på geometri att infoga Punkt massa för 3D-element eller i Lager avsnitt för 2D-element, att definiera koncentrerad massorna eller den sammansatta upplägget, respektive. För varje komponent under geometri, bör rätt material och tjocklek av ytor tilldelas enligt Detalj-material.
- Högerklicka på modellen att infoga symmetri - symmetri Region. YZ symmetri planet definierar rätt geometrisk symmetri när det gäller framtida resultaten ger ordentlig randvillkor.
- För att korrekt konfigurera anslutningar, ta bort alla automatiska anslutningar och lämna endast Kroppen interaktioner, definierat som friktionsfri.
- Enligt uppgifter av Mesh Explicita metoden (figur 4), släppa element midside noder och ställa in den dimensionering funktion på krökning med Medium relevanta Center. Ställa in maxstorleken Element till 30 mm med minst 6 mm.
- Ange det Nummer av processorer för parallell bearbetning under fliken Avancerat i avsnittet Mesh .
- Ange den hastigheten som ett inledande villkor under trädet Initialt villkorar av fliken Explicit Dynamics .
- Ange den begränsning gränsen villkoren genom att högerklicka på fliken Explicit Dynamics , välja Infogaoch plocka Fast stöd att definiera den stela barriären och Fast deplacement att förhindra det hjulet flyttar på z-axeln.
- Under Inställningar, ställa in kontroller i form av Sluttid (till 0,3 s) och Maximum antal av cykler (till 2,5 x 105), nödvändiga ingångar att få hastighet och den kinetiska energin (lika med noll).
- Under lösning, högerklicka på Lösningsinformation infoga Kinetic – sammanlagt - inre energi för att spåra dessa resultat. På andra sidan, under Lösningsinformationkan Lösning utdata spåras i termer av Energi Sammanfattning, Tidsökningoch Energibesparing.
- Klicka på lösa och analysera resultatet resultaten när det gäller Total deformering, Stress, stam, totalt, inre och rörelseenergi och Acceleration.
Figur 4: Mesh finita element tillämpas på den halv-fordonsmodell. Denna figur visar diskretisering av modellen, gjort av på hälften av fordonet på grund av symmetri. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Representative Results
Uppställningsspår huvudsakliga chassit: Det slutliga resultatet av protokollet är sekvensen laminering, även kallad ply boken. Men medan den belastning distributioner och diagrammen i Böjande ögonblick och shear kraft kan bestämmas genom enkel Hållfasthetslära överväganden, är en viktig punkt i protokollet utvärderingen av faktiska materialets egenskaper. I själva verket, även om många av de kvantiteter som behövs av den strukturella designern kan hittas i bladet materialdata, kan fasen tillverkning och samspelet med andra material ändra mekaniska svaret av råvaror. I det här avsnittet visas de experimentella set-up för trepunkts böjning och servers tester (se figur 5). Från dessa tester är det möjligt att utvärdera smörgås laminas Böjande styrka och att hitta en lägre gräns för skjuvning styrkan av Nomex kärna; representativa stress-deplacement kurvor visas i figur 6 för två olika inriktningar av en vävd laminat. SERVERS är dessutom avgörande för att bestämma motståndet mot delaminering i chassi kanterna, där smörgås blir ett laminat.
Figur 5: mekaniska tester. Dessa paneler Visa mekaniska tester av (A) tre-punkt bockning och (B) servers. Preparatets form samt lastningsförhållandena visas. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: typiskt resultat av trepunkts böjande tester. Dessa paneler visar typiska resultat av en tre-punkt böjande test för (A) [0/90]n skikten och (B) [± 45]n skikten. Betonar beräknas från belastningen mäts av lastcell och förskjutningen mäts genom givaren inbäddade i provningsmaskinen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
I figur 7visas laminering sekvenser, definierade sektor över chassi mögel. Detaljerad specifikation av laminering sekvenser är listade i tabell 1. Tabellen är uppdelad i de tre faserna av autoklaven bota process som görs i turordning, från den yttersta lamina, sedan Nomex kärna och lim, och slutligen den inre lamina.
Figur 7: resultat av designprocessen. Varje område kännetecknas av ett olika uppställningsspår. Nummer och färger definiera de olika regionerna där chassit strukturen är uppdelat, se tabellen 1. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Fas 1 | ||||
| p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C | ||||
| Följande punkter | Sektorn | Vinkel | n ° | Material |
| P 1.1 | Globala | + 45 ° | 1 | satin T800 |
| P 1.2 (reinf) | 1 | 0° | 1 | UNI M46J |
| 2 | 90° | 1 | UNI M46J | |
| 3 | + 45 ° | 1 | UNI M46J | |
| 1b | 0° | 1 | UNI M46J | |
| P 1.3 (reinf) | D | 0° | 2 | UNI M46J |
| C | -45 ° | 1 | UNI M46J | |
| C | + 45 ° | 1 | UNI M46J | |
| A, B, C, D | -45 ° | 1 | UNI M46J | |
| A, B, C, D | + 45 ° | 1 | UNI M46J | |
| P 1,4 (reinf) | B | 0° | 2 | UNI M46J |
| A, D, C | 90° | 1 | UNI M46J | |
| A, D | 90° | 2 | UNI M46J | |
| P 1.5 (reinf) | D | 0° | 1 | satin T800 |
| D | 90° | 3 | UNI M46J | |
| D | 0° | 1 | satin T800 | |
| D | 0° | 3 | UNI M46J | |
| P 1.6 | Globala | 0° | 1 | satin T800 |
| Fas 2 | ||||
| p = 1,5 bar; t = 2 h; T = 1110 ° C | ||||
| P 2.1 | Globala | / | 1 | Självhäftande film |
| P 2.2 | 1, 2, 3 | / | 1 | Nomex 14 mm. 32Kg/m ^ 2 |
| P 2.3 | 1b, D, 0 | / | 1 | Nomex 9 mm. 32Kg/m ^ 2 |
| P 2.4 | Globala | / | 1 | Självhäftande film |
| Fas 3 | ||||
| p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C | ||||
| P 3.1 | Globala | 0° | 1 | satin T800 |
| P 3.2 (reinf) | D | 0° | 3 | UNI M46J |
| D | 0° | 1 | satin T800 | |
| D | 90° | 3 | UNI M46J | |
| D | 0° | 1 | satin T800 | |
| P 3.3 (reinf) | A, D | 90° | 2 | UNI M46J |
| A, D, C | 90° | 1 | UNI M46J | |
| B | 0° | 2 | UNI M46J | |
| P 3.4 (reinf) | A, B, C, D | + 45 ° | 1 | UNI M46J |
| A, B, C, D | -45 ° | 1 | UNI M46J | |
| C | + 45 ° | 1 | UNI M46J | |
| C | -45 ° | 1 | UNI M46J | |
| D | 0° | 2 | UNI M46J | |
| P 3.5 | 1b | 0° | UNI M46J | |
| 3 | -45 ° | 1 | UNI M46J | |
| 2 | 90° | 1 | UNI M46J | |
| 1 | 0° | 1 | UNI M46J | |
| P 3,6 | Globala | + 45 ° | 1 | satin T800 |
Tabell 1: laminering sekvens av chassit. Den här tabellen visar specifikationen av uppställningsspår för de olika områdena i chassit, definieras i figur 7. Den är uppdelad i tre olika laminering faser som utförs i sekvens.
När strukturen i chassit har en Titan störtbåge läggs enligt loppets regler20och särskilda numeriska tester körs för att kontrollera motståndet av fordonet som helhet och, mestadels, frånvaro av intrång i ekonomiskverksamhetoch delar mot åkande. Riktningarna av de effekt-motsvarande statiska lasterna visas i figur 8, och i figur 9 motsvarande förskjutning kartor kan utvärderas. I denna fas används endast en schematisk geometri för beräkningen, medan komplett geometri används för slutlig kontroll av krocktest.
Figur 8: krasch-motsvarande statiska lastriktningar. Enligt reglementet laddas fordonets uppbyggnad av en statisk kraft lika med 6 g gånger den totala massan i de riktningar som visas i bilden. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 9: karta över de beräknade förskjutningarna. Denna figur visar ett exempel på de förskjutningar som beräknas i de fall som definieras i figur 8. Förskjutningen måste vara lägre än 25 mm i vilken region som helst i närheten av åkande. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bladfjäder: Resultatet av protokollet är optimering av en sammansatt transverse leafen fjädrar med antirullningsske nan anlagen. Dess design har att möta olika specifika krav: en stress nedan de material-tillåtna för maximal belastning, en viss stelhet och en minsta vikt. För att uppfylla alla dessa krav, presenteras en optimering analytiska modellen. Tack vare modellen är det möjligt att snabbt få optimal geometri och konceptuella uppställningsspår. Riktigheten av modellen har verifierats av finita elementmetoden och en experimentell test på en 1/5-skalas bladfjäder. Den skalade bladfjäder är dubbel-stöttat vid center (som sträcker sig över 100 mm) och lastade i ändarna som motsvarande hålen (som spänner över 190 mm) med 1 000 N för varje sida. Optimerad geometri och ply-bok av bladfjäder redovisas i figur 10 och tabell 2, respektive.
Figur 10: optimerad prov av bladfjäder geometrin. Denna figur visar geometri av den skalade bladfjäder som testas för att fraktur för att validera den numeriska modellen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Autoklav härdning | |||||
| p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C | |||||
| Följande punkter | Sektorn | Vinkel | n ° | Tjocklek | Material |
| mm | |||||
| Slutar 10 | Slutar 10 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Alla 200 | Alla 200 | 0° | # | 1 | UD T1000 100gm/m ^ 2 |
| Centrala 125 | Centrala 125 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Centrala 175 | Centrala 175 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Alla 200 | Alla 200 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Centrala 175 | Centrala 175 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Centrala 125 | Centrala 125 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Alla 200 | Alla 200 | 0° | # | 1 | UD T1000 100gm/m ^ 2 |
| Slutar 10 | Slutar 10 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
Tabell 2: laminering sekvens av bladfjäder. Den här tabellen visar specifikationen av uppställningsspår för de olika områdena i bladfjäder.
Enligt den analytiska modellen, bör bladfjäder har en maximal förskjutning av 12,2 mm och utveckla en maximal böjning stress av 970 MPa, konstant mellan de två centrala stöd.
Finita elementanalys som beskrivs i steg 2,7 av protokollet utfördes och resultaten redovisas i figur 11. Stress i huvudsakliga riktning 
på den yttre ytan av blad våren längs den huvudsakliga axeln ritas i diagrammet. Det är nästan konstant mellan spannet och lika med 922 MPa och sedan minskar linjärt mot Belastningspunkten. Trots ligger betydligt under maximal kompression spänningen i materialet (1 450 MPa), kriteriet misslyckande 3-D Hashin ritade i figur 10 visar en zon med ett misslyckande index överstiger 1, som orsakas av fiber fel (markerade i rött) och är samband med en plötslig förändring av geometri för den externa UD ply plies, orsakas av avbrott i kärnan. Samtidigt är förskjutningen beräknas av FEM vid Belastningspunkten 12,8 mm.
Figur 11: böjning numerisk simulering bladfjäder finita element modellen. Denna figur visar resultaten av de FEM-simuleringen på de skalade bladfjäder i fråga om Hashin misslyckande index och maximal huvudsakliga stress. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
För att kontrollera tillförlitligheten i de analytiska och numeriska modellerna, som föreslagits av förfarandet, har den skalade bladfjäder testas experimentellt. Resultaten redovisas i diagrammet i figur 12visar en maximal belastning innan brott på 1 980 N (990 N för varje sida), med en maximal förskjutning av 15,1 mm. Därför, när det gäller maximala förskjutningen, analytiska och numeriska modellen underskatta det av -19% och -15%, respektive. Intressant nog fel läge och skada platsen observerats på det testa exemplaret (figur 11) håller med numerisk modell resultaten.
Figur 12: fyra-peka bockning experimentell test på en förminskad modell av bladfjäder. Denna figur visar test set-up och Last-deplacement kurvan för den skalade bladfjäder. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Crash Test: Finita elementanalys kan producera realistiska resultat för att stödja ingenjörer förstå fordonets beteende under olika krasch scenarier. Istället för att köra verkliga förhållanden, är det mer tidseffektivt och kostnadseffektivt att simulera bilolyckor med kommersiell programvara såsom ANSYS. Nuvarande resultaten är ett exempel på hur dessa simuleringar kan bidra till gemenskapens automotive engineering.
Discretized finita element modellen av bilen presenterade ett antal element och noder 79950 och 79822, respektive. Som en inledande villkor, det antog ett 60 km/h islagshastighet, där den kinetic energin av fordonet minskade i cirka 0,3 s (figur 13), omvandlas till kontakt och inre energimarknad inom bil struktur.
Figur 13: Crash test energi diagram. Dessa paneler visar krocktest energi kontoplaner rörelseenergi (A) och (B) inre energi. Diagrammen visar typiska energi flöden under en krasch händelse. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Från provet stress kartan i figur 14A, kan status för fordonet integriteten bedömas. Detta är av största vikt att fastställa skada till säkerheten för passagerarna, som det skulle vara när det gäller en potentiellt lossade störtbåge bur, avlossning av säten eller ens ett deplacement på baren styrning mot föraren. De mest framträdande förskjutningarna i det fall som visas i figur 14B består inom intervallet 95 mm, och förekommer både framsidan av bilen, på grund av chocken och rulla bur barer som är kopplade till sätena.
Figur 14: typiska konturerna av maximalt motsvarande stress och maximal förskjutning under en frontalkrock test. Dessa paneler visar (A), motsvarande stress och (B) förskjutningen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Discussion
Från tabell 1är det möjligt att märka att de enda laminas inte är symmetriska, medan hela smörgåsen är. Detta beror på nödvändigheten av att ha båda minst antal plies, tekniska minimum och önskad mekaniska egenskaper.
På ena sidan, avsnittet markeras som 1/1b, 2, 3 i figur 7 är ansvarig för de övergripande mekaniska egenskaper, är inriktningen av de höghållfasta förstärkning enkelriktad ply den största skillnaden mellan dem. På andra sidan markerade avsnitten A, B, C och D är ändrade för att beakta de koncentrerade lasterna av fjädringssystem och passagerarnas säten, på grund av bladfjädrarna.
Den finita element-modell som används för analys av sammansatta chassit är baserad på en shell-topologi. Shell element är ett lämpligt alternativ för återge kompositstrukturer, eftersom de tenderar att fånga böjstyvheten för tunna organ med väsentligen enklare maskor än solid element. Däremot, bör tillgripa kontinuum shell eller solid element övervägas vid modellering tjock sandwichkonstruktioner eller regioner med branta stress övertoningar; en jämförande diskussion om shell och continuum skal element ges24,25.
Huvudsyftet med den statisk analysen är att verifiera att styvhet och styrka av strukturen uppfyller kraven. Stelhet krav verkställs direkt genom att säkerställa att deformationen av fordonet under varje belastning fall inom ramen för förordningarna (dvs.ingen del av fordonet tränger de boendes rum). Bedömningen av strukturens styrka bygger på att utvärdera Hashins skada26 i sammansatta skikten; Hashins parametrar måste nämligen vara strängt mindre än 1. Eftersom olika skadliga lägen bidrar till globala bristande sammansatt laminat, användningen av kumulativa skador kriterier (t.ex., Hashin's) rekommenderas; Maximum spänning kriterier kan vara lämplig för metalliska komponenter.
Litteraturen har föreslagit olika lösningar för design optimering av lätta sammansatta bladfjädrar, men de flesta av dem ansluter bara en enda hjul27,28 (inga antiroll kapacitet) eller lämpar sig endast för infusion mögel teknik (dubbel-avsmalnande)29. Utformningen av den bladfjäder som här presenteras är begränsad förhand av den natriumvätesulfit laminering process som tillåter inte en dubbel-avsmalnande designlösning men garanterar hög materiell styrka och tillförlitlighet.
Den innovativa aspekten av bladfjäder är funktionell integrering av två komponenter i en (våren och baren antiroll) och den största fördelen är att massa minska. Tack vare den föreslagna analytiska modellen är det dessutom möjligt att ytterligare minska massan och få optimala geometrin snabbt för att ange maximal belastning och förskjutning.
Den lokala spänningar och out-av-plan som inte uppskattas av den analytiska modellen, utvärderas av finita elementmetoden och bladfjäder sammansatta inre lager är modellerade med tegel element. Denna lösning är beräkningsmässigt tyngre än att använda skal men tillåter, i kombination med Hashin, 3D-fel kriterier att förutsäga delaminering orsakas av ute-av-plane laster, som är en kritisk aspekt av bladfjäder design. Slutligen, de analytiska och numeriska modellerna för utformningen av bladfjäder har validerats av en experimentell test på en skalad bladfjäder.
Angående krocktest, relativt förhöjda förskjutningen av störtbåge, även om den inte utgör en källa till oro, främst tillskrivs layouten för dess front bar. Dess noncurved form och akut vägen där den är placerad, med inga kurvor och på en skarp vinkel med slagets riktning, är ansvarig för att överföra de flesta av energin som ska absorberas av chassit till rulle buren, som har en distinkt strukturella mål . Därför skjuts störtbåge baktill på fordonet, orsakar en förhöjd stress på dess fastsättning regioner på säten. Det är viktigt att notera att trots alla säkerhet funktioner som potentiellt skulle kunna förbättras, minimal deformation av monocoque och det faktum att inga komponenter penetrerad/perforerade andra klargöra att utformningen av fordonet anses säker om dess krocksäkerhet.
Därför anses den strukturella utformningen av fordonet som helhet har optimerats vad gäller materialanvändningen, där omfattande beräkningen visade i prövningsprotokollet är avgörande för utformningen av en monocoque och de bladfjädrar som var anpassade för att vara ljus och presentera en bättre mekanisk prestanda. Dessutom genom en numerisk krasch testa simulering, fordonskonstruktionen visade att det är framgångsrikt tåla den drivkraft som härledas av en full-frontal påverkan med tanke på den genomsnittliga hastigheten av bilen på dess optimal energieffektivisering.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Författarna vill tacka alla medlemmar av den Onda Solare Sport Association (www.ondasolare.com) för deras väsentliga stöd och Marko Lukovic som var estetiska designer av kryssaren. Denna forskning realiserades med ekonomiskt stöd av Europeiska unionen och regionen Emilia-Romagna inne i POR-FESR 2014-2020, axel 1, forskning och innovation.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CFRP Twill T300 200g/m^2 | Impregantex | GG 204T2 IMP 503Z 46% | |
| CFRP UD STS 150g/m^2 | DeltaPreg | STS-150 - DT150 - 36% | |
| CFRP UD M46J 150g/m^2 | Cytec | MTM49-3 M46J (12K) 36% | |
| CFRP UDT1000 150 | Cytec | X01 - 36% T1000 (12K) | |
| Honeycomb | DuPont | Nomex 9-14 mm | |
| Universal Testing Machine (UTM) | Instron | Instron 8033 250 kN | |
| FEM | Ansys | Ansys 18 | |
| Numerical computing Enviroment | Matworks | Matlab R2018a |
References
- Popular Mechanics Magazine. 104 (3), Hearst Magazines. (1955).
- Thacher, E. F. A Solar Car Primer, A Guide to the Design and Construction of Solar-Powered Racing Vehicles. , Springer. (2015).
- Minak, G., Fragassa, C., de Camargo, F. V. A brief review on determinant aspects in energy efficient solar car design and manufacturing. Smart Innovation, Systems and Technologies. 68, 847-856 (2017).
- Tamura, S. Teijin advanced carbon fiber technology used to build solar car for world solar challenge. Reinforced Plastics. 60, 160-163 (2016).
- Kin, W. D., Kruger, S., van Rensburg, N. J., Pretorius, L. Numerical assessment of aerodynamic properties of a solar vehicle. ASME 2013 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , San Diego. (2013).
- Betancur, E., Mejía-Gutiérrez, R., Osorio-Gómez, G., Arbelaez, A. Design of structural parts for a racing solar car. Advances on Mechanics, Design Engineering and Manufacturing. Proceedings of the International Joint Conference on Mechanics, Design Engineering & Advanced Manufacturing (JCM 2016, 14-16 September, 2016, Catania, Italy). Eynard, B., Nigrelli, V., Oliveri, S. M., Peris-Fajarnes, G., Rizzuti, S. , Springer. 25-32 (2017).
- Joost, W. Reducing vehicle weight and improving U.S. energy efficiency using integrated computational materials engineering. Journal of the Minerals, metals, and Materials Society. 64, 1032-1038 (2012).
- Paterson, G., Vijayaratnam, P., Perera, C., Doig, G. Design and development of the Sunswift eVe solar vehicle: a record-breaking electric car. Journal of Automobile Engineering. 230, 1972-1986 (2016).
- Betancur, E., Fragassa, C., Coy, J., Hincapie, S., Osorio-Gómez, G. Aerodynamic effects of manufacturing tolerances on a solar car. Smart Innovation, Systems and Technologies. 68, 868-876 (2017).
- de Kock, J. P., van Rensburg, N. J., Kruger, S., Laubscher, R. F. Aerodynamic optimization in a lightweight solar vehicle design. ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , Montreal. 1-8 (2014).
- Sancraktar, E., Gratton, M. Design, analysis, and optimization of composite leaf springs for light vehicle applications. Composite Structure. 44, 195-204 (1999).
- de Camargo, F. V., Fragassa, C., Pavlovic, A., Martignani, M. Analysis of the suspension design evolution in solar cars. FME Transactions. 45 (3), 394-404 (2017).
- Hurter, W. S., van Rensburg, N. J., Madyira, D. M., Oosthuizen, G. A. Static analysis of advanced composites for the optimal design of an experimental lightweight solar vehicle suspension system. ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , Montreal. (2014).
- de Camargo, F. V., Giacometti, M., Pavlovic, A. Increasing the energy efficiency in solar vehicles by using composite materials in the front suspension. Smart Innovation, Systems and Technologies. 68, 801-811 (2017).
- Mathijsen, D.
- Liu, Q., Lin, Y., Zong, Z., Sun, G., Li, Q. Lightweight design of carbon twill weave fabric composite body structure for electric vehicle. Composite Structures. 97, 231-238 (2013).
- Gay, D. Composite Materials: Design and Applications. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2014).
- Poodts, E., Panciroli, R., Minak, G. Design rules for composite sandwich wakeboards. Composites Part B: Engineering. 44 (1), 628-638 (2013).
- ASTM D7264. Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2015).
- ASTM D2344. Standard Test Method for Short-Beam Strength of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2015).
- Rondina, F., et al. Development of full carbon wheels for sport cars with high-volume technology. Composite Structures. 192, 368-378 (2018).
- American Solar Challenge 2018 Regulations. Revision B, September 4, 2017. , Available from: http://americansolarchallenge.org/ASC/wp-content/uploads/2017/09/ASC2018-Regs-External-Revision-B.pdf (2017).
- Sodena, P. D., Kaddourb, A. S., Hinton, M. J. Recommendations for designers and researchers resulting from the world-wide failure exercise. Composites Science and Technology. 64, 589-604 (2004).
- Zenkert, D. An Introduction to Sandwich Construction. Engineering Materials Advisory Services Ltd. , (1995).
- Barbero, E. J. Finite Element Analysis of Composite Materials Using AbaqusTM. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2013).
- Hashin, Z. Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites. Journal of Applied Mechanics. 47 (2), 329-334 (1980).
- Yu, W. J., Kim, H. C. Double Tapered FRP Beam for Automotive Suspension Leaf Spring. Composite Structures. 9, 279-300 (1988).
- Shokrieh, M. M., Rezaei, D. Analysis and optimization of composite leaf spring. Composite Structures. 60, 317-325 (2003).
- Wood, K. Composite leaf springs: Saving weight in production. , Available from: https://www.compositesworld.com/articles/composite-leaf-springs-saving-weight-in-production-suspension-systems (2014).
