Name: 구조 설계 및 제조는 순양함의 클래스 태양 차량 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 57 s
Description: 학습하세요 탄소섬유 강화 플라스틱을 이용한 순양함급 태양광 차량의 구조 설계 방법을. 유한요소 모델링과 ANSYS Workbench 시뮬레이션을 통해 차체 및 리프 스프링을 최적화하고 충돌 테스트로 안전성을 검증하는 과정을 탐색합니다.

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저자 감사 드립니다 온다 기 스포츠 협회 (www.ondasolare.com)의 모든 구성원이 그들의 필수 지원 및 Marko Lukovic는 순양함의 미적 디자이너 했다. 이 연구 활동 유럽 연합 및 POR FESR 2014-2020, 축 1, 연구 및 혁신 내부 에밀리 아 로마 냐 지역의 재정 지원으로 실현 되었다.

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저자는 공개 없다.

표 1에서 단일 laminas는 아닙니다 대칭, 전체 샌드위치는 가능 하다. 이것은 모두 최소한의 필요성 plies, 기술 최소 및 원하는 기계적 특성의 숫자.
한쪽에는 섹션 표시 1/1b, 2, 3 그림 7에서은 전체 기계적 특성, 되 고 강도 보강 단방향 플라이의 방향을 그들 사이의 주요 차이점에 대 한 책임. 다른 쪽에는 섹션 A, B, C, D 및 판 스프링의 존재로 인해 승객의 좌석의 서 스 펜 션 시스템의 집중된 부하를 고려해 수정 표시.
복합 섀시의 분석을 위해 사용 되는 유한 요소 모델 셸 토폴로지를 기반으로 합니다. 그들은 고체 요소 보다 실질적으로 더 간단한 메시 시체 얇은-벽의 휨 강성을 포착 하는 경향이 쉘 요소는 복합 구조, 재생산을 위한 적합 한 옵션입니다. 다른 한편으로, 연속체 쉘 또는 고체 요소에의 지 고려 되어야 할 때 두꺼운 샌드위치 구조 또는 가파른 스트레스 그라디언트; 지역 모델링 껍질과 연속체 쉘 요소에 대 한 비교 토론24,25제공 됩니다.
정적 분석의 주요 목적은 구조의 강도와 강성이 요구를 충족 하는지 확인 합니다. 뻣 뻣 함 요구 사항을 직접 각 로드 케이스 아래 차량 변형 규정의 한계 내에서 보장 하 여 적용 됩니다 (즉, 차량의 어떤 부분도 침투 거주자 방). 구조체의 강도 평가 Hashin의 손상26 복합 plies;의 평가에 따라 즉, Hashin의 매개 변수 1 보다 덜 엄격 하 게 해야 합니다. 다른 손상 모드 합성의 글로벌 실패에 기여 라미네이트, 누적 손상 기준의 사용 (예를 들어, Hashin의) 것이 좋습니다; 최대 응력 기준 금속 부품에 적합 될 수 있습니다.
문학 경량 복합 판 스프링의 설계 최적화를 위한 다양 한 솔루션을 제안 했다 그러나 그들의 대부분만 한 단 하나 바퀴27,28 (antiroll 기능) 연결 또는 주입 형에 적합 기술 (더블 테이퍼)29. 여기 제시 하는 겹 판 스프링의 디자인은 제한 된 선험적으로 코팅 하는 프로세스는 더블 테이퍼 디자인 솔루션을 허용 하지 않는 하지만 재료 강도 및 신뢰성을 보장 하는 프리 프레 그에 의해.
겹 판 스프링의 혁신적인 점은 (봄 및 antiroll 바) 하나에 두 개의 구성 요소 기능 통합 하 고 주요 장점은 대량 감소. 또한, 제안 된 분석 모델 덕분에 질량을 줄이고 빠른 설정된 최대 부하 및 변위에 대 한 최적의 형상을 얻을 수 가능 하다.
지역 그리고 밖으로의 비행기 분석 모델에 의해 평가 될 수 없다, 그들 유한 요소 방법에 의해 평가 되며 잎 봄 복합 단일 레이어 벽돌 요소 모델링 됩니다. 이 솔루션 포탄을 사용 하 여 보다 무거운 계산 하지만 3 차원 실패 조건을 박 예측으로 인 한 밖으로의 비행기 중 잎 봄 디자인의 중요 한 측면은 Hashin와 함께에서 있습니다. 마지막으로, 겹 판 스프링의 디자인에 대 한 분석 및 숫자 모델 축소 겹 판 스프링에 실험 테스트에 의해 유효성이 검사 되었습니다.
충돌 테스트에 관한 롤 케이지의 상대적으로 높은 변위의 관심사를 대표 하지 않는다 비록 주로에 기인 된다 그것의 전면 막대의 레이아웃. 그것의 noncurved 모양 및 급성 방법에 배치 됩니다, 아니 커브와 영향 방향으로 날카로운 각도에 뚜렷한 구조 목표는 롤 케이지를 섀시에 의해 흡수 한다 에너지의 대부분을 전송에 대 한 책임 . 이러한 이유로, 롤 케이지는 좌석의 첨부 파일 영역에는 높은 스트레스를 일으키는 차량의 후면에 밀어넣기됩니다. 도 불구 하 고 모든 안전의 따라 잠재적으로 향상 시킬 수 있는 기능, 최소한의 변형 된 모노 코크는 부품 없이 관통/천공 다른 사실의 명확 하 게 차량 디자인 간주 됩니다 주의 하는 것이 중요 하다 그것의 충격에 관한 안전 합니다.
따라서, 전체적으로 차량의 구조 설계 재료 사용량, 프로토콜에서 광범위 한 계산이는 모노 코크 디자인에 대 한 고 수에 맞게 조정 했다 겹 판 스프링에 대 한 측면에서 최적화 된 간주 됩니다. 라이트와 향상 된 기계적 성능을 제시 하. 또한, 숫자 충돌을 통해 테스트 시뮬레이션, 차량 구조 시연 성공적으로 최적의 에너지 효율성에 자동차의 평균 속도 고려 전체 정면 충격으로 유추 하는 기세를 견딜 수 있다.

태양 차는 태양 땅 수송을 위해 사용. 첫 번째 태양 열 자동차는 1955 년에 제시 했다: 그것은 12 셀 렌 광전지와 작은 전기 모터1이루어진 작은 15 인치 모델. 그 성공적인 데모부터 큰 노력 했다 태양 지속 가능한 이동성의 타당성을 증명 하기 위해 전세계.
태양 차량2 의 디자인은 심각 하 게 매우 일반적인 조건에서 제한 되는 차량에 에너지 입력의 크기에 의해 제한 됩니다. 아니 자동차 태양에 의해 주로 구동 상업적으로 사용할 수 있지만 몇 가지 프로토 타입 공용 사용 하기 위해 설계 되었습니다. 사실, 태양광 자동차 주어 그들의 전류 제한, 비용, 범위, 및 기능 측면에서 특히 일상 생활에서 일반적인 사용에서 멀리 보인다. 그들은 설계 및 제조, 항공 우주, 대체 에너지 등 첨단된 산업 분야에서 일반적으로 사용 되는 기술 결합의 수준에서 새로운 방법론의 개발에 대 한 유효한 테스트 벤치를 대표 하 고, 동시에 고 자동차. 또한, 대부분의 태양 자동차 태양 자동차 경주, 그의 참가자는 주로 대학 및 연구 센터는 각 기술 문제에 대 한 최적의 솔루션의 연구를 자랑 하는 세계 각국 blazoned 이벤트 목적으로 건설 되었다. 특히, 가장 중요 한 대회 (예를 들어, 세계 태양 도전)의 주최자 레이스 규정을 더 전통적인를 최대한 가깝게 이러한 극단적인 자동차를가지고 목표의 개발의 전략 채택 되어 있다 교통 수단 특히,는 많은 년 후에 차량 단일 seaters 되었고 설계 된 크루저 차량 최대한 빨리 응급 종류로 경로 여행 최근 도입 되었으며 더 많은 승객의 효율적인 전송에 대 한 개발.
이 차량에 대 한 기술적 요구 사항을 훨씬 더 엄격한 되고있다. 사실, 뿐만 아니라 그들은 최대 에너지 효율을 보장 해야 하지만 그들은 또한 다른 기능에 연결 하는 더 복잡 한 엔지니어링 조건을 준수 해야 합니다. 예를 들어 거주자의 더 많은 수를 수송의 가능성은 더 어려운 안전 및 drivability의 조건을 보장 하기 위해 있습니다. 하는 노력을 더 전반적인 체중 증가와 어려운 역학의 위치를 만드는 내부 공간 감소 되어야 한다, 동안에 훨씬 큰 배터리 팩을 삽입할 필요 복잡 한 이루어집니다.
새로운 디자인 철학, 소재 사용 및 제조의 다른 비전을 포함 하 여 접근 해야 합니다. 첫째, 높은 힘에 무게 비율에 따라 재료를 선택 해야 합니다 고, 직접 결과적으로, 탄소 강화 섬유 플라스틱 최적의 솔루션을 나타냅니다. 또한, 디자인에 특정 책략을 구현 합니다.
현재 문서에서 태양 차량, 그것의 모노 코크 섀시, 서 스 펜 션, 및 심지어 전산 충돌 테스트 등의 가장 중요 한 구성 부품의 일부 디자인을 채택 하는 절차는 묘사 된다. 마지막 범위 공기 역학 및 경주 규칙 교환에서 가능한 최소 무게로 태양 차량을 빠르게 얻을 것입니다.
물론, 저항 및 체중 사이의 비율 측면에서 최적의 소재에 대 한 검색 기술, CFRP 프린트의 고압 성형은에 의해 제한 됩니다. 선택 된 방법의 목표는 최적의 소재 선택 가능성의 한정 된 범위 내에서 플라이 유형학의 점에서 고 레이 업의 급속 한 결정입니다. 사실, 복합 재료 설계 의미 동시 선택 섹션의 기하학적 속성, 특정 소재 및 적당 한 기술 (, 제시 하는 경우에, 여기가 결정 선험적으로, 자주 발생).
태양 전기 자동차에 대 한 여러 유명한 장거리 성능 대회 개최 되었습니다 마지막 십 년간에서 전세계 상위 순위 대학 및 연구 센터는 이러한 이동성의 개발에 대 한 주요 홍보 요원 기술입니다. 그러나, 경쟁력 지적 재산 경계와 동맹에서이 연구 분야에서 실행 되는 문제에 대 한 지식의 확산에 대 한 심각 하 게 제한 요소 이다. 이 따라서 몇 가지 (그리고 때로는 오래 된) 참조, 태양 열 자동차 디자인 계정에 문학 검토 전체 연구가를 기반으로 하는 경우에 조사3, 즉 대 한 왜 현재와 같은 작품의 실현은 좋습니다.
자동차의 디자인의 어떤 측면은 개선 되 고, 독립적으로 일반적인 목표는 항상 겨냥: 더 많은 에너지 효율성 달성. 디자인에서 생산 변화 항상 기반으로 하지 최첨단 기술, 그들은 단지 (특히 중요 한 사막에서 개최 하는 대회에 대 한 그것의 안정성을 높이기 위해 자동차의 무게 중심을 낮추는 등 역학에 기반으로 될 수 있습니다. 쪽 바람으로 인해 지역4 풍속5) 차량 부품6의 무게를 감소 또는-의 전기 자동차에 전체 체중 감소의 10% 에너지 절약7에 13.7%까지 추정할 수 있다. 철저 한 에너지 관리 전략은 또한 통용 레이스 이벤트에서 최상의 성능을 보장 하기 위해서 최대 속도 130km/h 및 단일 요금 800 킬로미터 이상에 대 한 마지막의 흥분을 구할 수 있는 크루저 급 자동차8.
자동차의 공기 역학5,,910 의 연구는, 운전 하는 동안 공기를 부드럽게 작은 저항을 보장 하는 것이 중요 어디 제어할 수 주요 측면을 드래그 계수의 감소는 네거티브는 차 안전 하 고 안정적으로 연결 되어 더 높은 속도 에서도 지상에 되도록 유지 한다 상승 계수 및 더 적은 에너지를 소비 하면서 이동 하 차 하실 수 있습니다.
설계 된 또 다른 중요 한 매개 변수는 일반적으로 편안 함, 안정성 및 안전 제공의 유일한 목적으로 일반 차량에 적용 된 서 스 펜 션 시스템, 하지만 태양 전지 자동차에 그것은 또한 빛 되어야 합니다. 이 중요 한 측면 199911 섬유 유리 겹 판 스프링을 포함 하는 연구와, 최근에, 탄소 섬유12 부터 탐험, 위시 본 링크13를 구성 하는 데 사용, 뿐만 아니라 무게를 제공 하는 입증 감소 뿐만 아니라 향상 된 안전 요소입니다. 더블 위시 본 정지는 의심할 여 지 없이 더 자주 사용 하지만 태양 전지 자동차14, 현재 연구는 그것에 대 한 탄소 섬유, 내장 횡단 잎 봄 unsprung 체중 감소와 함께 간단 하 고 가벼운 서 스 펜 션 시스템은 간주 합니다.
섀시 제조에 관해서는 탄소 섬유 모노 코크 구조의 건설 부여 되는 필수적인 디자인 제약 조건 대 한 가장 눈에 띄는 기존4,8 상당한 성능 우위를 입증 했다 ,15 태양 차 팀. 탄소 섬유의 사용은 차량의 실행에 중요 한 계산 허용 차량 구조 구성 요소 (또는 섀시로 동일한 구조의 다른 부분)의 각자는 섬유의 계층의 최적의 금액을 구축 팀 오리 엔 테이 션. 이 작품에서 재료 속성을 통해 평가 되는 3-포인트 벤딩 테스트 및 배출 전단 강도 (ILSS) 테스트와 같은 실험 테스트 표준화.
치료 주기 동안 치수 안정성을 보장 하기 위해서 건설 일반적으로 이루어집니다 진공 자루에 넣기와4 는 그들의 회전에서 정확 하 게 가공 된 고밀도 거품 또는 알루미늄 패턴에 적 층 되는 탄소 섬유 금형에 성형 압력솥. 부품의 대부분은 샌드위치 구조 (즉, 피부에는 매우 낮은 무게 합성 벤딩 저항 특성을 제공 하는 매우 가벼운 무게 코어 재료 섬유)에 의해 구성 됩니다. 또한, 탄소 섬유 공명 현상12에 대 한 더 높은 진동 안전 수준을 제공에 대 한 유리 이기도 합니다.
충돌 이벤트에서 승객의 안전 인증을 목표로, 충돌 테스트를 일반적으로 소모 하 고 비경제, 실험, 및 파괴 테스트를 샘플 차량 포함 한다. 엄청난 인기를 얻고 있다 1 개의 최근 동향은 컴퓨터 시뮬레이션 충돌 테스트, 이러한 시뮬레이션 조사 (예를 들어, 전체 정면, 오프셋 정면, 측면 충격 및 이상 롤) 영향의 다른 종류는 동안 자동차 탑승자의 안전 . 도 차량 및 수치 모델링을 통해 이렇게의 타당성에 충돌 분석 수행의 중요성을 감안할 때, 현재 조사 목표로 태양 차량 모두 최대 스트레스 측면에서 가장 중요 한 영역을 식별 하 고 변형, 구조 개선의 가설 할 수 있도록
이로써 실시 태양 차량에 숫자 충돌 테스트는 전례 없는. 참고 문헌 연구에이 혁신적인 태양 열 자동차 접근에 대 한 특정 규정의 부족을 고려 하면 평균 속도에 엄밀한 장애물에 자동차의 영향을 고려 하는 적응 간주 되었다. 차량 및 시뮬레이션 (등 메쉬 헌법 및 시뮬레이션 설정)의 형상 모델링 실시 되었습니다 다른 적절 한 소프트웨어에. 자동차의 구조에 대 한 탄소 섬유의 사용은 또한 유리 섬유 복합 재료, 전기 자동차16의 충돌 테스트에 같은 다른 재료의 그것 보다 높은 것으로 이미 표시 된 그것의 충격 행동으로 정당화 된다.

<table><tbody><tr><td>CFRP 능직 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>허니컴</td><td>듀퐁</td><td>Nomex 9-14mm</td><td></td></tr><tr><td>만능 시험기(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>수치 컴퓨팅 환경</td><td>Matworks</td><td>Matlab R2018a</td><td></td></tr></tbody></table>

구조 설계 및 제조는 순양함의 클래스 태양 차량

Structural Design and Manufacturing of a Cruiser Class Solar Vehicle

순양함은 장거리에서 경쟁 하기 위해 잉태 멀티 탑승자 태양 차량 (3000 킬로미터 이상) 태양 경주 에너지 소비와 페이로드 사이 제일 타협에 기반. 그들은 전체 치수, 태양 전지 패널 크기, 기능, 그리고 안전 및 구조 요구 사항, 형태, 재료, 파워 트레인, 동안에 경주의 규칙을 준수 해야 합니다 및 역학 디자이너의 판단에 따라 간주 됩니다. 이 작품에서는, 전체 탄소 섬유 강화 플라스틱 태양 열 자동차의 구조 설계 과정의 가장 관련성이 높은 측면 자세히 나와 있습니다. 특히, 섀시, 리프 스프링 구조 분석 및 안전 케이지를 포함 하 여 차량 충돌 테스트 수치 시뮬레이션의 적 층 순서의 디자인에 사용 되는 프로토콜 설명 되어 있습니다. 섬유 강화 복합 구조의 디자인 방법론의 복잡성은 그들의 기계적 특성을 조정 하 고 자동차의 전체 중량을 최적화의 가능성에 의해 보상 됩니다.

메인 섀시 레이 업: 프로토콜의 최종 결과 플라이 책 라고도 적 층 순서 이다. 그러나, 부하 분배 및 휨 모멘트와 전단 력의 다이어그램 간단한 고체 역학 고려 사항에 의해 결정 될 수 있습니다, 하는 동안 핵심 프로토콜의 실제 물성의 평가 이다. 사실, 많은 구조상 디자이너에 필요한 수량 재료 데이터 시트에서 찾을 수 있습니다, 경우에 제조 단계 및 다른 자료와의 상호는 원 재료의 기계적 응답을 변경할 수 있습니다. 이 섹션에서는 3-포인트 절곡 및 ILSS 테스트 실험 설정 ( 그림 5참조) 표시 됩니다. 이러한 테스트에서 그것은 샌드위치 laminas의 휨 강도 평가 Nomex 코어;의 전단 강도 대 한 낮은 한도 찾을 수 대표 응력-변위 곡선 표시 됩니다 그림 6 에 짠 것의 2 개의 다른 방향에 대 한 얇은. 또한,는 ILSS 샌드위치 되는 라미네이트 섀시 가장자리에 박에 저항을 결정 하는 중요 한 이다.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig5.jpg"> 그림 5: 기계적 테스트. 이러한 패널 3-포인트 절곡 및 (B)는 ILSS (A)의 기계적 테스트를 보여줍니다. 시료의 형태와 로드 조건 표시 됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig6.jpg"> 그림 6: 3-포인트 벤딩 테스트의 일반적인 결과. 이 패널 [0/90]n 플라이 (B) [± 45]n 플라이 (A)에 대 한 3 점 굽 힘 시험의 전형적인 결과 보여줍니다. 부하에서 계산 응력 부하 셀으로 측정 하 고 변위 테스트 컴퓨터에 포함 된 변환기에 의해 측정 된다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
그림 7, 박판 시퀀스, 섀시 형에 의해 섹터를 정의 표시 됩니다. 박판 시퀀스의 자세한 사양은 표 1에 나열 됩니다. 테이블 바깥쪽 lamina Nomex 코어와 접착제, 그리고 마지막으로 내부 lamina에서 시작 하는 순서 대로 행해진다 오토 클레이 브 치료 과정의 3 단계로 나누어져 있습니다.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig7.jpg"> 그림 7: 설계 과정의 결과. 모든 지역 다른 레이 업에 의해 특징입니다. 숫자와 색상 섀시 구조는 분할 된다 다른 영역을 정의 참조 표 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="5">1 단계</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">p = 6 바; t = 2 h; T = 135 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>이 하 참조</td>
			<td>부문</td>
			<td>각도</td>
			<td>n °</td>
			<td>재료</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.1</td>
			<td>글로벌</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.2 (reinf)</td>
			<td>1</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>2</td>
			<td>90 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>3</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>1b</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.3 (reinf)</td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>2</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>1.4 P (reinf)</td>
			<td>B</td>
			<td>0 °</td>
			<td>2</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, D, C</td>
			<td>90 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, D</td>
			<td>90 °</td>
			<td>2</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.5 (reinf)</td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>90 °</td>
			<td>3</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>3</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>1.6 P</td>
			<td>글로벌</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">2 단계</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">p = 1, 5 바; t = 2 h; T = 1110 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>2.1 P</td>
			<td>글로벌</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>접착 필름</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 2.2</td>
			<td>1, 2, 3</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>노 멕 스 14 m m 32 Kg/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 2.3</td>
			<td>1b, D, 0</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>노 멕 스 9. 32 Kg/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 2.4</td>
			<td>글로벌</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>접착 필름</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">단계 3</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">p = 6 바; t = 2 h; T = 135 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.1</td>
			<td>글로벌</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.2 (reinf)</td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>3</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>90 °</td>
			<td>3</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.3 (reinf)</td>
			<td>A, D</td>
			<td>90 °</td>
			<td>2</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, D, C</td>
			<td>90 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>B</td>
			<td>0 °</td>
			<td>2</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.4 (reinf)</td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0 °</td>
			<td>2</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.5</td>
			<td>1b</td>
			<td>0 °</td>
			<td></td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>3</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>2</td>
			<td>90 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>1</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>유 니 M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>3.6 P</td>
			<td>글로벌</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>새틴 T800</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 섀시의 적 층 순서. 이 표에서 섀시, 그림 7에 정의 된 다른 영역에 대 한 레이 업의 사양을 보여 줍니다. 그것은 순서 대로 세 다른 적 층 단계 수행으로 나누어져 있습니다.
섀시 구조 결정 되 면 티타늄 롤 케이지20경주의 규칙 따라 추가 되 고 특정 숫자 테스트는 전체적으로 차량의 저항 및, 주로, nonstructural의 침입의 부재를 확인 실행 거주자로 부품입니다. 그림 8에서 영향에 해당 정적 부하의 방향 표시 됩니다, 그리고 그림 9 해당 변위 지도 평가할 수 있다. 이 단계에서 도식 형상만 사용 됩니다 계산, 완전 한 형상을 충돌 테스트의 최종 확인을 위해 사용 된다.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig8.jpg"> 그림 8: 충돌에 해당 정적 부하 방향. 규정, 차량 구조는 그림에 표시 된 방향에서 총 질량 시간 6 g 크거나 정적 힘에 의해 로드 됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig9.jpg"> 그림 9: 계산된 변위의 지도. 이 그림은 그림 8에 정의 된 경우에 계산 진지 변환의 예입니다. 변위는 거주자의 부근에 모든 지역에서 25 m m 보다 낮은 되어야 합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig9large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
잎 봄: 프로토콜의 결과 안티 롤 기능 복합 가로 리프 스프링의 최적화입니다. 그것의 디자인은 다른 특정 요구 사항에 맞게: 아래 최대 부하, 특정 강성 및 최소 중량 재료 허용 하나 스트레스. 이러한 모든 요구이 사항을 충족 하기 위해 최적화 분석 모델 제공 됩니다. 모델, 감사를 신속 하 게 최적의 형상과 개념 레이 업이 가능 하다. 모델의 정확도 유한 요소 방법 및 1/5 축소 겹 판 스프링에 실험 테스트에 의해 검증 되었습니다. 오른된 잎 봄 (100 m m에 걸쳐) 센터에서 이중 지원 이며 1000 N 각 측면에 대 한 구멍 (이 스팬 190 m m)에 해당 하는 끝에 로드. 최적화 된 형상 및 겹 판 스프링의 플라이-책 각각 표 2, 그림 10 에 보고 됩니다.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig10.jpg"> 그림 10: 겹 판 스프링 형상 최적화 된 샘플. 수치 모델의 유효성을 검사 하 골절을 테스트 확장된 리프 스프링의 형상에 대 한 그림입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig10large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="6">오토 클레이 브 치료</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="6">p = 6 바; t = 2 h; T = 135 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>이 하 참조</td>
			<td>부문</td>
			<td>각도</td>
			<td>n °</td>
			<td>두께</td>
			<td>재료</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>mm</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>10 종료</td>
			<td>10 종료</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>0.23</td>
			<td>TW T300 200 g/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>모든 200</td>
			<td>모든 200</td>
			<td>0 °</td>
			<td>#</td>
			<td>1</td>
			<td>UD T1000 100 gm/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>중앙 125</td>
			<td>중앙 125</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>0.23</td>
			<td>TW T300 200 g/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>중앙 175</td>
			<td>중앙 175</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>0.23</td>
			<td>TW T300 200 g/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>모든 200</td>
			<td>모든 200</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>0.23</td>
			<td>TW T300 200 g/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>중앙 175</td>
			<td>중앙 175</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>0.23</td>
			<td>TW T300 200 g/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>중앙 125</td>
			<td>중앙 125</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>0.23</td>
			<td>TW T300 200 g/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>모든 200</td>
			<td>모든 200</td>
			<td>0 °</td>
			<td>#</td>
			<td>1</td>
			<td>UD T1000 100 gm/m ^2</td>
		</tr>
<tr>
<td>10 종료</td>
			<td>10 종료</td>
			<td>0 °</td>
			<td>1</td>
			<td>0.23</td>
			<td>TW T300 200 g/m ^2</td>
		</tr>
</tbody></table>표 2: 겹 판 스프링의 적 층 순서. 이 표에서 리프 스프링의 다른 영역에 대 한 레이 업의 사양을 보여 줍니다.
분석 모델, 잎 봄 12.2 m m의 최대 변위를가지고 하 고 최대 970 MPa, 2 개의 중앙 지원 사이 상수의 스트레스를 절곡을 개발 해야 합니다.
유한 요소 분석 프로토콜의 단계 2.7에서 설명 된 대로 수행 하 고 결과 그림 11에 보고 됩니다. 주 방향에서 스트레스 <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/58525/58525eq50.jpg"> 주 축 따라 리프 스프링의 외부 표면에 그래프에 플롯 됩니다. 거의 범위 사이 일정 하 고 동등한 922 mpa 이며, 다음, 선형 부하 응용 프로그램 지점으로 감소. 도 불구 하 고 <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/58525/58525eq50.jpg"> 자료 (1450 MPa)의 최대 압축 긴장 아래까지 되 고, 3 차원 Hashin 실패 조건 그림 10 쇼에서 영역으로 플롯 실패 인덱스 1 섬유 실패 (빨간색으로 강조 표시)에 의해 발생 되며이 초과 외부 총에 대 한 기하학의 갑작스러운 변화에 관련 된으로 인 한 plies 코어의 중단 플라이. 모든 동안, FEM 계산 부하 응용 프로그램 지점에서 변위 12.8 m m 이다.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig11.jpg"> 그림 11: 잎 봄 유한 요소 모델에서 시뮬레이션을 절곡. 이 그림 오른된 잎 봄 Hashin 실패 인덱스 및 최대 주 응력에 FEM 시뮬레이션의 결과 보여 줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig11large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
절차에 의해 제안으로 분석 및 숫자 모델의 신뢰성을 확인 하려면 오른된 잎 봄 실험적으로 시험 될 있다. 그림 12의 그래프에 보고 된 결과 15.1 m m의 최대 변위와 1980 (990는 각 측면에 대 한 N), N의 파손 하기 전에 최대 부하를 보여줍니다. 따라서, 최대 변위, 측면에서 분석 및 숫자 모델 그것을 과소 평가-19 여 %,-15%, 각각. 흥미롭게도, 테스트 견본 (그림 11)에 관찰 된 실패 모드 및 손상 위치 숫자 모델 결과 함께 동의 합니다.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig12.jpg"> 그림 12: 4-포인트 리프 스프링의 축소 모델 실험 테스트를 절곡. 이 그림 배율된 겹 판 스프링에 대 한 테스트 설정 및 하 중-변위 곡선을 보여 줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig12large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
충돌 테스트: 유한 요소 분석은 다른 충돌 시나리오에서 차량 행동 이해에 엔지니어를 지원 하기 위해 현실적인 결과 생성할 수 있습니다. 대신 실제 조건을 실행, 그것은 더 시간 효율적인 ANSYS와 같은 상용 소프트웨어를 사용 하 여 자동차 충돌 시뮬레이션을 비용. 현재 결과 이러한 시뮬레이션 자동차 엔지니어링 커뮤니티에 기여할 수 있는 방법의 예입니다.
자동차의 분할 된 유한 요소 모델 제시 요소 수와 노드 79950 및 79822, 각각. 그것은 60 km/h 영향 속도, 차량의 운동 에너지에서 감소를 채택 하는 초기 조건으로 약 0.3 s (그림 13), 연락처 및 자동차 구조 내에서 내부 에너지로 변환 되 고.
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig13.jpg"> 그림 13: 충돌 테스트 에너지 차트. 이 패널에서 운동 에너지 (A)와 (B) 내부 에너지의 에너지 차트 충돌 테스트를 표시합니다. 차트는 충돌 이벤트 동안 전형적인 에너지 플럭스를 묘사. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig13large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
그림 14A에에서 샘플 스트레스 지도에서 차량 무결성의 상태를 평가 될 수 있습니다. 잠재적으로 불린된 롤 케이지 바, 좌석의 분리 또는 심지어 드라이버를 향해 핸들 바의 변위 될 것 이라고이 승객의 안전에 가능한 해를 결정 하기 위해 파라마운트 중요성 이다. 그림 14B에 에서 표시 된 경우에 가장 눈에 띄는 치환 95 m m 범위 내에서 구성 하 고 모두 앞 차, 충격, 인 롤 케이지 바 좌석에 연결 된 발생 합니다.
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig14.jpg"> 그림 14: 상응 하는 최대 응력과 정면 충돌 테스트 하는 동안 최대 변위의 전형적인 윤곽 이러한 패널 표시 (A)에 해당 하는 스트레스와 (B)는 변위. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig14large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

이 작품에서 여러 측면 플라스틱 태양 차량 상세, 모노 코크 섀시, 판 스프링에 초점을 맞추고와 충돌 하는 동안 전체 자동차 테스트 전체 탄소 섬유 강화 구조 설계 과정에 관련 된.

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 ...

순양함은 에너지 소비와 탑재하중 사이의 최상의 타협을 기반으로 하는 장거리 태양광 경주에서 경쟁하기 위해 고안된 다중 태양광 차량입니다. 그들은 전체 차원, 안전 및 기계적 요구 사항에 관한 경주 규칙을 준수해야하며, 모양, 재료, 파워 트레인 및 역학과 같은 다른 측면은 설계자가 결정할 수 있습니다. 이 작품에서는 전체 탄소 섬유 강화 플라스틱 태양광 차량의 구조 설계 프로세스에서 가장 관련성이 있는 측면을 자세히 설명합니다.섀시, 리프 스프링 구조 해석의 라미네이션 서열 설계에 사용되는 프로토콜, 차량의 충돌 테스트 시뮬레이션을 위해 서체가 도시된다. 섬유 강화 복합 구조물의 설계 방법론의 복잡성은 기계적 특성을 조정하고 차량의 전체 중량을 최적화할 수 있는 가능성에 의해 보상됩니다. 후보 섀시 디자인을 개발한 후 유한 요소 쉘 모델을 만듭니다.섀시 설계를 유한 요소 모델링 소프트웨어로 가져옵니다. 재료 하에서 섬유 유형을 선택하여 단일 탄소 섬유 강화 폴리머의 특성을 정의합니다. 탄성 동작을 선택합니다.거기에서 엔지니어링 상수가 적절한지 확인하십시오. 다음으로, 하세인 피해 매개 변수를 봅니다. 원하는 값이 있는지 확인합니다.재질 특성을 설정하는 것을 닫습니다. 계속 이동하여 복합 레이업 섹션을 만듭니다. 여기서, 각 탄소 섬유 강화 폴리머 플리는 서열, 재료, 두께 및 회전 각도에서 순서에 의해 정의된다.다음 단계는 메시를 선택하여 개별 요소의 분포를 할당하는 것입니다. 전역 메시 시드의 매개 변수를 확인합니다. 메시 아래에서 요소 유형을 다시 선택합니다.그런 다음 모델의 요소를 선택합니다. 셸 요소 유형을 사용합니다. 쿼드 가 우세한 요소 모양을 선택합니다.모래시계 효과가 무시할 수 있는 경우 통합 감소를 선택합니다. 메시 요소를 계속 할당합니다. 메시를 생성할 준비가 되면 메시로 돌아가 부품 확인, 즉 부품을 메시하도록 선택합니다.메시가 완료되면 어셈블리에서 로드 및 경계 조건이 적용되는 섀시 인스턴스를 만듭니다. 단계 폴더로 이동합니다. 분석 프로시저를 선택합니다.프로시저가 정적으로 정의되었는지 확인합니다. 또한 비선형 형상 거동이 꺼져 있는지 확인합니다. 이제 로드로 이동하여 지정된 부하를 적용합니다.바디 포스하에서 중력 또는 일정한 가속을 위해 부품과 분포를 입력합니다. 힘 방향은 모델과 함께 창에 표시됩니다. 다음으로, 거주자로 인한 병력과 같은 집중 된 힘을 식별합니다.프레임의 올바른 위치에 적용되어 있는지 확인합니다. 자동차 배터리로 인해 농축 된 힘에 대해 동일한 단계를 따르십시오. 하중을 설정한 후 경계 조건을 적용합니다.섀시를 외부 하중에서 작동하는 지원되는 바디로 간주하고 제약 조건 위치를 식별합니다. 고정된 경계 조건을 사용합니다. 출력을 정의하려면 필드 출력 요청으로 이동합니다.원하는 선택을 합니다. 도메인이 복합 레이업인지 확인합니다. 그런 다음 응력 하에서 출력 변수가 응력 구성 요소 및 불변인지 확인합니다.또한 실패/골절 아래를 확인하십시오. 그곳에서 Hashin 출력 데이터를 선택해야 합니다. 만족할 때 확인을 클릭합니다.분석에서 작업을 설정하기 시작합니다. 작업의 이름을 지정하고 모델의 소스를 정의합니다. 계속을 클릭한 후 필요한 경우 컴퓨터 환경에 대한 설정을 사용자 지정합니다.전체 분석을 수행하도록 선택합니다. 완료되면 창의 변경 내용을 확인합니다. 생성된 작업을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 제출을 선택하여 실행합니다.출력을 사용하여 제조업체용 플리북을 생성합니다. 이 디자인은 탄소 섬유 트랜스버슬 리프 스프링을 통합하여 심플하고 가벼운 서스펜션 시스템을 통해 무스프룽 중량이 감소했습니다. 리프 스프링 디자인은 전체 공정의 일부로 평가되어야 합니다.ANSYS 워크벤치 유한 요소 시뮬레이터에서 최적화된 리프 스프링 디자인을 시뮬레이션합니다. ACP 사전 내에서 엔지니어링 데이터를 클릭합니다. 그런 다음 엔지니어링 데이터 원본 탭을 선택합니다.복합 재료 폴더로 이동하여 탄소, 단방향 및 직조 된 프레렉츠 기본 재료 특성을 가져옵니다. 완료되면 엔지니어링 데이터 원본 탭을 닫습니다. 다음으로, 지오메트리를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭합니다.그런 다음 가져오기 형상을 마우스 오른쪽 단추로 클릭합니다. 찾아보기를 선택하여 리프 스프링의 1분기를 나타내는 CAD 파일을 찾아 선택합니다. 이제 모델을 두 번 클릭합니다.새 창이 나타나면 잎 스프링 세그먼트가 표시됩니다. 모델 아래의 파일을 선택합니다. 그래픽 속성 에서 임의의 표면 두께를 할당합니다.모델을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 삽입을 선택하고 선택이라는 이름을 지정합니다. 이 함수를 사용하여 강조 표시된 형상 필드를 클릭하고 모델의 영역을 선택하고 적용하여 레이업 영역을 정의합니다. 모델에 필요한 각 영역에 대해 이 작업을 반복합니다.완료되면 메시를 마우스 오른쪽 단추로 클릭합니다. 그런 다음 메시 생성을 클릭하여 기본 메시를 생성합니다. 기계 창을 닫아 계속합니다.ACP 사전 화면에서 설치 창을 엽니다. ply의 속성을 정의하려면 재질 데이터 폴더로 이동합니다. 그 안에서 패브릭을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 패브릭 만들기를 선택하여 진행합니다.열리는 창에서 재질을 정의합니다. 그런 다음 프레렉그 두께를 할당합니다. 다음으로 스택업을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 스택업 만들기를 선택하여 이를 따릅니다.새 창에서 패브릭 드롭다운 메뉴로 이동하여 프로젝트에 필요한 선택을 하여 하위 라미네이트 스태킹 시퀀스를 정의합니다. 로제트 폴더 옵션으로 이동한 다음 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 로제트를 만듭니다. 창에서 Origin을 클릭하고 스프링 모델로 이동합니다.거기에서 리프 스프링 축을 클릭하여 요소 로컬 좌표를 정의합니다. 창을 닫고 작업을 완료합니다. 지향 선택 집합 폴더를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 선택 집합을 만듭니다.요소 집합의 경우 먼저 항목과 점을 선택합니다. 형상에서 임의의 점을 클릭하여 원점을 정의합니다. 또한, 로제트 에서 적절한 로제타를 할당합니다.각 요소 집합에 대해 이 작업을 수행합니다. 이 시점에서 모델링 그룹 폴더를 엽니다. 정의된 모델링 그룹이 나타납니다.모델링 그룹을 만들려면 폴더를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 모델링 그룹 만들기를 선택합니다. 새 창에서 확인을 클릭합니다. 새 그룹을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 Ply 만들기를 선택합니다. 각 ply에 대한 지향 선택 집합, 합면 재질 및 레이어 수를 정의합니다.전체 스태킹 시퀀스를 정의하기 위해 각 플라이 그룹에 대해 이 단계를 반복합니다. ACP 창을 닫습니다. 도구 상자에서 정적 구조 분석을 작업 공간으로 드래그합니다.그런 다음 정적 구조의 모델에 ACP 사전 설정을 드래그하고 솔리드 복합 데이터 전송을 선택합니다. 정적 구조 에서 모델을 두 번 클릭합니다. 이제 대칭 및 구속조건 경계 조건을 적용합니다.정적 구조에 마우스 오른쪽 단추를 클릭하고 삽입을 선택한 다음 변위가 표시됩니다. 다음으로 형상의 제한된 서피스를 선택합니다. 적절한 구성 요소를 0으로 설정하여 제한합니다.힘에 대해 동일한 절차를 따르십시오. 원하는 대칭이 존중되는지 확인합니다. 모델을 선형 탄성으로 해결하기 위해 해결을 클릭합니다.프로젝트 회로도에서 도구 상자로 이동하여 ACP Pre에서 모델로 ACP 포스트를 드래그합니다. 정적 구조 솔루션을 ACP 포스트 아래의 결과로 드래그합니다. 그런 다음 ACP 게시물에서 결과를 두 번 클릭합니다.실패 조건을 만들려면 정의 메뉴를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 오류 조건 만들기를 선택합니다. 열리는 창에서 Hashin을 실패 기준으로 선택합니다. 구성을 선택하고 오류 모드의 치수를 3D로 설정합니다.변경 내용을 초기 화면으로 돌아갑니다. 이제 솔루션 메뉴를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 오류 만들기를 선택합니다. 새 창에서 원하는 실패 조건을 선택합니다.또한 솔리드 박스에서 쇼를 확인합니다. 낙뢰 기호를 클릭하기 전에 변경 내용을 확인하여 실패 기준 결과를 평가합니다. 충돌 시뮬레이션을 위해 차량의 전체 CAD 모델을 개발합니다.모델에는 모든 주요 구성 요소, 스티어링 및 서스펜션 시스템, 배터리, 시트, 롤 케이지 및 모노코크가 포함되어야 합니다. 이 CAD 모델에서 계산을 최적화하기 위해 양측 대칭을 활용하는 하프 카 모델을 만듭니다. ANSYS 유한 요소 시뮬레이션 소프트웨어에서 새 프로젝트를 시작합니다.도구 상자에서 분석 시스템은 명시적 역학으로 이동합니다. 프로젝트 회로도로 드래그합니다. 새 요소에서 엔지니어링 데이터를 두 번 클릭합니다.머티리얼즈 아래의 새 탭에서 새로운 재료를 추가하고 그에 따라 이름을 지정하면 이 경우 탄소 섬유를 지정합니다. 도구 상자 트리에서 재질의 필요한 속성을 드래그합니다. 값에서 적절한 단위를 포함하여 이전에 얻은 값을 삽입합니다.프로젝트 회로도 탭으로 돌아갑니다. 그런 다음 명시적 역학 아래에서 형상 가져오기 형상을 선택하려면 형상을 마우스 오른쪽 단추로 클릭합니다. 찾아보기를 클릭하고 하프 카 모델로 STP 파일을 모델 환경에 로드합니다.파일에는 충돌 테스트의 장벽도 포함되어 있습니다. 프로젝트 트리 내부에서 메시를 선택합니다. 메시의 세부 정보에서 물리 기본 설정으로 이동합니다.값을 명시적으로 설정합니다. 그런 다음 요소 중간 노드로 이동합니다. 값을 삭제로 설정합니다.아래, 크기 조정에서, 크기 함수로 이동하고 거기에서 곡률을 선택합니다. 참조 센터로 이동하여 중간 을 선택합니다. 최소 요소 크기를 6mm로 설정합니다.최대 요소 크기를 30mm로 선택합니다. 이제 프로젝트에서 명시적 역학을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하여 제약 조건 경계 조건을 설정합니다. 삽입을 선택한 다음 고정 지원을 선택하여 충돌에 대한 경직된 장벽을 정의합니다.장벽을 고정하는 방법을 선택합니다. 그런 다음 장벽을 선택하고 선택을 적용합니다. 명시적 역학을 마우스 오른쪽 단추로 클릭한 다음 삽입을 선택한 다음 변위가 표시됩니다.변경 내용을 적용합니다. Z축을 자유에서 0의 일정한 값으로 변경합니다. 창 상단에서 해결을 클릭합니다.다음은 5G 후진 가속으로 인한 섀시 변위를 보여주는 샘플 맵입니다. 이 맵은 초기 설계 단계에서 구조적 강성을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 이것은 잎 스프링의 최적화 된 형상입니다.형상의 유한 요소 분석을 통해 Hashin 실패 기준에 따라 실패 인덱스를 계산할 수 있습니다. 또한 주 방향을 따라 잎의 바깥쪽 표면에 하나의 방향의 낙인의 응력도 결정할 수 있습니다. 숫자 모델은 골절테스트를 거친 스케일 모델을 사용하여 유효성을 검사합니다.이 비디오는 시간당 60km의 충격으로 차량의 스트레스가 진화하는 것을 이해할 수 있게 합니다. 샘플 응력 맵은 승객에게 해를 끼칠 수 있는 가능한 고장 지점을 파악하여 차량 무결성을 평가하는 수단을 제공합니다. 동일한 충격 속도에 대한 유한 요소 분석의 변위 맵은 차량 앞쪽과 시트에 부착된 롤 케이지 바에서 가장 큰 발생을 보여줍니다.솔리드 요소보다 더 간단한 메쉬로 얇은 벽 바디의 굽힘 강성을 시뮬레이션할 수 있기 때문에 복합 구조를 재현하는 데 적합한 옵션입니다. 한편, 분석 모델에 의해 국소 응력을 평가할 수 없는 잎 스프링에서는 유한 요소 방법에 의해 평가되고, 잎 복합층은 벽돌 요소에 의해 모델링된다. 충돌 이벤트 중에는 모노코크의 변형이 최소화되고 구성 요소가 다른 구성 요소에 침투하지 않는다는 것을 알아차릴 수 있습니다.따라서 차량의 설계가 안전하다고 말할 수 있습니다. 태양열 차량의 구조적 최적화를 위해 다양한 미국 모델이 게재되었습니다. 이 차량은 효율적이었으며 2018년 미국 솔라 챌린지 부문에서 우승을 차지했습니다.

structural-design-and-manufacturing-of-a-cruiser-class-solar-vehicle

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

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