Summary
I dette arbejde relateret flere aspekter til strukturelle designprocessen med en fuld-carbon fiber-forstærket plast solar køretøj er detaljerede, med fokus på monocoque chassis, bladfjedre, og køretøjet som helhed under en crash test.
Abstract
Krydsere er multi beboer soldrevne køretøjer, der er udtænkt til at konkurrere i langtrækkende (over 3.000 km) sol løb baseret på det bedste kompromis mellem energiforbruget og nyttelast. De skal overholde den race regler vedrørende de samlede dimensioner, solar panel størrelse, funktionalitet, og sikkerhed og strukturelle krav, mens form, materialer, drivaggregatet, og mekanikerne betragtes skøn af designeren. I dette arbejde, er de mest relevante aspekter af strukturelle designprocessen med en fuld-carbon fiber-forstærket plast solar køretøj detaljerede. Især er de protokoller, der bruges til design af laminering sekvens af chassiset, bladfjedre strukturel analyse og crash test numerisk simulering af køretøjet, herunder sikkerhed bur, beskrevet. Kompleksitet af design metode af fiber-forstærket komposit strukturer der kompenseres ved mulighed for at skræddersy deres mekaniske egenskaber og optimere den samlede vægt af bilen.
Introduction
En solar bil er en sol-drevne køretøj, der anvendes for landtransport. Den første sol bil blev præsenteret i 1955: det var en lille 15-tommer model, der består af 12 selen fotovoltaiske celler og en lille elmotor1. Siden den vellykkede demonstration, har store indsats gjort på verdensplan at bevise gennemførligheden af sol-bæredygtig mobilitet.
Design af en solvarme køretøj2 er alvorligt begrænset af mængden af energi input ind i bilen, som er ret begrænset i almindelige betingelser. Nogle prototyper er designet til offentlig brug, selv om ingen biler, primært drevet af solen er kommercielt tilgængelige. Faktisk, synes solar biler langt fra en fælles anvendelse i hverdagen givet deres nuværende begrænsninger, navnlig med hensyn til pris, sortiment og funktionalitet. På samme tid, de repræsenterer en gyldig prøvebænk for udviklingen af nye metoder, på indholdet af både design og fremstilling, kombinerer teknologi, der typisk anvendes i avancerede industrielle sektorer såsom rumfarts-, alternativ energi, og Automotive. Derudover er de fleste sol biler blevet bygget med henblik på solar bil løb, udbasuneret begivenheder rundt omkring i verden, hvor deltagerne er hovedsagelig universiteter og forskningscentre, der praleri forskning af optimale løsninger til hver teknisk problem. Især har arrangørerne af de vigtigste konkurrencer (fxWorld Solar Challenge) vedtaget en strategi for udvikling af de race regler, der har til formål at bringe disse ekstreme køretøjer så tæt som muligt til de mere traditionelle transportmiddel. Specifikt, efter mange år som køretøjerne blev single-seaters og designet til at rejse ruten som hurtigt som muligt, emergent kategori af cruiser køretøjer har været for nylig indført og udviklet til effektiv transport af flere passagerer.
For disse køretøjer, er de tekniske krav blevet endnu strengere. Faktisk, ikke kun har at sikre den maksimale energieffektivitet, men de skal også overholde mere komplekse tekniske betingelser i forbindelse med forskellige funktionaliteter. For eksempel, gør mulighed for at transportere et større antal ombordværende det vanskeligere at garantere sikkerhed og drivability. Bestræbelse er gjort mere kompliceret på grund af den samlede vægt stigning og behovet for at indsætte en meget større batteri, mens indre rum skal reduceres, gør positionering af mekanik vanskeligt.
En ny designfilosofi skal gribes, herunder en anderledes vision for materielle anvendelse og fremstilling. For det første, materialer skal vælges baseret på det højeste styrke / vægt-forhold, og som en direkte konsekvens, carbon-forstærket fiber plast repræsenterer en optimal løsning. Derudover gennemføres konkrete krigslist i design.
I denne artikel, er de procedurer, der er ansat til at designe nogle af de vigtigste strukturelle dele af køretøjets sol som sin monocoque chassis, suspension, og endda en beregningsmæssige crashtest afbildet. Den endelige omfang er at opnå hurtigt en solar køretøjet med mindst mulig vægt, i en byttehandel med aerodynamik og race regler.
Naturligvis, søgen efter det optimale materiale med hensyn til forholdet mellem modstand og vægt er begrænset af teknologi ansat, som er den autoklave støbning af CFRP pre-pregs. Formålet med de valgte metoder er hurtig bestemmelse af de optimale materialevalg ply typologi inden for en begrænset række muligheder og oplægning. I virkeligheden, designe med kompositmaterialer indebærer den samtidige valg af sektioner geometriske egenskaber, det bestemte materiale og den passende teknologi (at i sagen forelagt her, var fast besluttet på forhånd, som det ofte sker).
Flere berømte langdistance ydeevne konkurrencer for sol elektriske køretøjer er blevet afholdt over hele verden i de sidste årtier, der involverer top-rang universiteter og forskningscentre, der er de vigtigste fremme agenter for udviklingen af en sådan mobilitet teknologi. Konkurrenceevne, der kører i feltet forskning i alliance med intellektuel ejendomsret grænser er imidlertid en alvorligt begrænsende faktor for udbredelse af viden om sagen. For derfor litteraturgennemgang på solar bil design konti for par (og nogle gange forældede) referencer, selv når hele forsker er baseret på dette syn3, hvilket er hvorfor realiseringen af værker som nuværende opfordres.
Uafhængigt af hvilket aspekt af bilens design forbedres, en fælles mål er altid rettet mod: opnåelse af større energieffektivitet. Produktive ændringer i design er altid ikke baseret på banebrydende teknologier, som de kan være alene baseret på mekanik som sænke tyngdepunktet af køretøjet til at øge sin stabilitet, (hvilket er særlig vigtigt for konkurrencer afholdt i ørkenen regioner4 på grund af side Vind Vindstød5) eller reducere vægten af køretøjets dele6-af som en 10% af samlet vægtreduktion i elbiler kan udlede op til 13,7% i energibesparende7. Grundig energi forvaltningsstrategier er også almindeligt anvendt i race begivenheder til at sikre den bedste mulige ydeevne, hvor spændende maksimale hastigheder på 130 km/h og enkelt afgifter, der holder i mere end 800 km kan fås i cruiser-klasse biler8.
Undersøgelse af køretøjets aerodynamik5,9,10 er vigtigt at forsikre lidt modstand fra luften og glathed under kørsel, hvor de vigtigste aspekter skal kontrolleres er en reduktion af træk koefficienten Tillad bilen til at flytte, mens du bruger mindre energi og lift-koefficienten, der skal holdes negative at sikre at bilen er sikkert og stabilt fastgjort til jorden, selv ved højere hastigheder.
Et andet vigtigt parameter at være designet er affjedringssystem, der generelt anvendes i almindelige køretøjer med de eneste formål at levere komfort, stabilitet og sikkerhed, men i solar biler skal det også være lys. Dette vigtige aspekt er blevet undersøgt siden 199911 i undersøgelser, hvor glasfiber bladfjedre og mere for nylig, med kulfiber12 som, når de anvendes til at udgøre wishbone links13, har vist sig for at give ikke kun vægt reduktion, men også en forbedret sikkerhedsfaktor. Selv om double-wishbone suspensioner utvivlsomt mere ofte bruges i solar biler14, finder den nuværende undersøgelse en tværgående bladfjeder bygget med kulfiber, for det er en enklere og lettere bæresystem med reduceret uaffjedrede vægt.
Med hensyn til fremstilling af chassis, bygning af en selvbærende struktur lavet af carbon fiber har vist sig for at give en betydelig præstation fordel, at blive en uundværlig design begrænsning for den mest fremtrædende eksisterende4,8 ,15 solar bil hold. Brugen af carbon fiber er afgørende for gennemførelsen af køretøjet, gør det muligt teams til at bygge køretøjer, hvor hver enkelt af de strukturelle komponenter (eller forskellige dele af den samme struktur som i kabinettet) har en optimal mængde af fibre lag i beregnet retningslinjer. For at, i dette arbejde, materiale egenskaber er blevet vurderet gennem standardiseret eksperimentelle test, såsom tre-punkts bøjning test og interlaminar shear styrkeprøve (ILSS).
For at sikre formstabilitet under kuren cyklus, er opbygningen generelt lavet med vakuum sække og autoklave molding4 på kulfiber forme, som i deres tur er lamineret på netop sleben high-density skum eller aluminium mønstre. Fleste af delene består af sandwich strukturer (dvs.med fibre på huden og ekstremt letvægts kerne materialer, der tjener til at tilskrive den bøjning modstand til composite transporterer en ekstremt lav vægt). Kulfiber er derudover også fordelagtigt for at tilbyde højere vibrationelle sikkerhedsniveauer mod resonans fænomener12.
Målet er at attestere passagersikkerheden i crash begivenheder, indebære crashtest normalt tidskrævende og uøkonomisk, eksperimenterende og destruktive test med prøven køretøjer. En nyere tendens, der få enorme popularitet er computer-simuleret crash test, hvor disse simuleringer undersøge bil ombordværendes sikkerhed under forskellige slags virkninger (f.eks.fuld frontal, offset frontal, side indvirkning og roll over) . Betragtning af betydningen af udføre en crash-analyse på et vejkøretøj og muligheden for at gøre det gennem numerisk modellering, denne undersøgelse sigter mod at identificere de mest kritiske områder af solar køretøjet, hvad angår både maksimale stress og deformation, for at muliggøre en hypotese om forbedring af strukturen.
Numeriske crashtest på Sol køretøjer hermed foretages er uden fortilfælde. I betragtning af manglen på bibliografi om forskning og de specifikke bestemmelser for denne innovative solar bil tilgang, en tilpasning, der anser virkningen af køretøjet på en stiv hindring med sin gennemsnitshastighed blev antaget. For at, geometri modellering af køretøjet og simulation (herunder mesh forfatning og simulation set-up) er blevet gennemført på forskellige passende software. Brugen af kulfiber for køretøjets struktur er også begrundet i dens kollisionssikkerhed adfærd, som har allerede vist sig at være højere end i andre materialer, såsom glas fiber kompositter, på crashtest af elbiler16.
Protocol
Bemærk: Designprocessen af en solvarme køretøj er en ret kompliceret opgave, der involverer tværfaglige aspekter, så det ikke er muligt at dække dem alle her. For at guide læseren, er logisk processen hvor de beskrevne protokoller er indlejret vist i figur 1.
Figur 1: Design flow chart. Samspillet mellem de forskellige dele af designprocessen er afbildet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
1. oplægning af de vigtigste kabinetdesign
- Bestemme lastfordeling i det værst tænkelige scenario.
- Formere passagerernes og batteri pack massive distributioner af design lodret acceleration til at opnå den største design belastning.
- Overveje placeringen af sæderne og de forskellige mulige batteri steder.
- Beregne reaktioner på bladfjeder leddene. Køretøjet anses som en enkelt understøttede en stråle.
- Bestemme diagrammer af bøjning øjeblik og shear.
- Finde den maksimale tilladte shear stress på kernemateriale. Dens værdi kan læse i core teknisk ark eller fundet gennem eksperiment på passende prøver. I dette tilfælde kan delaminering stress af core lag bestemmes.
- Beregne sandwich core tykkelse baseret på shear modstand17,18 (hvor
er bredden over som shear tvinge 
er anvendt og 
er core tykkelse).
- Find trækstyrke og trykstyrke styrken af de tilgængelige CFRP lag. Deres værdi kan være fundet i lag teknisk ark.
- Bestemme eksperimentelt bøjning styrken af sandwich kompositter19.
- Bestemme eksperimentelt ILSS for de mulige kombinationer af materialer20,21.
- Tage hensyn til de forskellige dele af køretøjet, hvis form er designet i en trade-off mellem aerodynamiske krav og funktionelle behov.
Bemærk: Der er tre kritiske sektioner i kabinettet – ene med den højeste bøjende moment, og de to ender, hvor området reduceres dramatisk på grund af tilstedeværelsen af hjul-affjedring. Desuden, i disse to mindre sektioner, shear skal overføres fra bladfjeder til chassiset. - Gøre en antagelse om oplægning i de tre afsnit betragtes som og i de forskellige dele af sektionerne, under hensyntagen til at teknologiske minimum17 er mindst 10% af fibrene i hver retning (0 ° [i.e., langsgående], 90 ° [dvs.tværgående], og ± 45 ° [i.e., diagonal]), de vigtigste belastning handler i den specifikke del af afsnittet, at antallet af lag er heltal, og at tykkelsen skal holdes på et minimum.
- Beregne de maksimal trækstyrke og kompressionskraft understreger ifølge sandwich teori17,18 og sammenligne dem med de tilladte dem (hvor er bredden, som i øjeblikket
er anvendt og og 
er tykkelsen af kernen og af lag, henholdsvis).
- Ændre oplægning, hvis nødvendigt, og gå tilbage til trin 1.9.
- Lav en finite element shell model i software Abaqus og anvende indvirkning-ækvivalent belastninger ordineret af forordninger22.
- Oprette chassiset i en CAD modeler.
- Importere chassis i Five software som en shell eller solid del ved at klikke på Importer | En del. Hvis det er importeret som en solid, skal du bruge værktøjet Geometri redigere for at omdanne det til en shell del.
- Define egenskaberne for en enkelt CFRP ply som elastisk materiale med type Lamina eller Engineering konstanter; Vælg de elastiske moduli og Poissons forhold af materialet. Bemærk at engineering konstanter parametre er nødvendig, hvis funktionen ud af flyet af skallen er analyseret. Vælg Hashin Skader kriterium til at gennemføre en fiasko kriterium for sammensatte ply26.
- Opret en Sammensat Layups afsnittet ved at definere den stabling sekvens af laminatet. Tildel hvert lags sin orientering og tykkelse i tabelform.
Bemærk: Efter hærdning tykkelse skal overvejes for CFRP lag. - Tildele fordelingen af diskrete elementer af del af Mesh frø. Bruge Partition ansigt værktøj og Bias frø til at øge antallet af elementer på kritiske steder. Vælg figuren Quad-dominerede element og Shell elementtype. Klik på reduceret integration hvis timeglas virkningerne i modellen er ubetydelig, og Ellers skal du bruge nonreduced integration.
- Oprette en forekomst af kabinettet i modulet forsamling . Dette er den som de belastninger og randbetingelser vil blive anvendt.
- Definere analyse procedure i modulet skridt som statisk. Vælg indstillingerne for Problemløser. Vælg Nlgeom: på at aktivere ikke-lineære membranal adfærd.
- Anvende belastninger, der svarer til dem, der er fastlagt i bestemmelserne som kroppen tvinger belastninger på chassiset. Anvende koncentreret styrker på batterier og ombordværende holdninger for at tage hensyn til deres klumpet vægte.
- Anvende BCs -forekomsten. Overveje chassis som understøttede organ fulgt op af de eksterne belastninger med fastgjorte BC på den begrænser ' lokationer.
- Definere output i modulet Felt Output anmodninger . Vælg domæne: Composite layup til at udtrække udgange på hvert lags placering i laminatet.
- Opret et Job og køre analysen.
- Bekræft overholdelse af resultaterne med forordninger krav22. I tilfælde af at de ikke er opfyldt, gå tilbage til trin 1.9 og 1.12.4 og ændre laminering sekvens.
- Producere et lags-bog oversætte sektion af sektion af den strukturelle designer indgangsvinkel til et lags af ply tilgang behov af fabrikanten.
- Foretage særlige ændringer i afsnittene hvor specifikke funktionelle krav føre til en reduktion af sandwich tykkelse.
- Fremstilling af chassis i en autoklave.
- Producere high-density skum mønstre af præcision fræsning.
- Sikre en glat overflade med fin kornstørrelse sandpapir.
- Anvende lag sealer og frigive agent på skum til at forsikre løsgøring af kulfiber forme.
- Fremstilling af forme ved at samle pre imprægnerede lavtemperaturs-katalyse carbon fiber lag og forsegling hver del med vakuum pose komprimering for en yderligere autoklave kur.
- Polere overfladen af de producerede forme og anvende sealer og frigive agenter.
- Laminat kabinet dele over skimmel ifølge lags-bog og indsende dem til vakuum pose kompression og en autoklave kur.
er bredden over som shear tvinge 
er anvendt og 
er core tykkelse).
er anvendt og 
er tykkelsen af kernen og af lag, henholdsvis).
2. bladfjeder Design
Figur 2: indlæsning af diagrammer over bladfjeder. Denne figur viser bestemmelsen af vrid og bøjning øjeblik handler om bladfjeder. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
- Bestemme belastningsfordeling langs bladfjeder (Se bøjning og shear diagrammet i figur 2).
- Vurdere den maksimale belastning, der anvendes på hjul af køretøjet i worst case-scenariet (Se trin 1.1).
- Beregne reaktioner styrker (maksimal belastning
) på bladfjeder ender, overvejer suspension arm udnytter. - Definere den støtte og indlæse point af bladfjeder baseret på dens forankringspunkter til køretøjets chassis og hjulophæng ones.
- Bestemme diagrammer af bøjning og shear, modellering bladfjeder som en fire-punkts bøjning stråle med en lige maksimale belastning anvendes i enderne (worst case scenario).
- Vurdere den maksimale forskydning
af bladfjeder slutter efter suspensionen geometri og tilladte plads omkring køretøjets stel. - Vælg materiale med den højere specifikke stamme energi-lagring kapacitet,
.
Her,
er den tilladte stress, 
er elasticitetsmodul, og 
er massefylden.- Som bøjning er den dominerende belastning af bladfjeder (shear belastning er én eller to størrelsesordener lavere), holde træthed styrken af materialet som .
- For KelbyTraining kompositmaterialer, overveje træthed bøjning styrken af FRP langs den vigtigste retning (fiber retning) som .
- Som bøjning er den dominerende belastning af bladfjeder (shear belastning er én eller to størrelsesordener lavere), holde træthed styrken af materialet som
- Konceptuelt design bladfjeder form og oplægning, at maksimere sin specifikke energi lagring kapacitet.
Bemærk: Bladfjeder tværs afsnit bør være modelleret derfor tilstanden maksimale tilladte stress opstår langs alle bladfjeder.- Fokusere kun på bøjning diagrammet i figur 2. Shear belastningen er én eller to størrelsesordener lavere. Baseret på dette, inddele bladfjeder i to typer af sektorer: mellem de to understøtter (
) og mellem understøtter og bladfjeder enderne (
). - Langs , holde den bøjning last konstant og med maksimal; dermed også holde tværsnittet konstant.
- Langs , øge den bøjning belastning lineært fra punktet belastning ansøgning til støtte; Derfor, tværsnit højde
bør opfylde følgende ligning for at holde stress 
konstant på den ydre overflade af bladfjeder langs alle dens længde.
Her,
er afstanden fra punkt af anvendelsen af den maksimale belastning 
og 
er tværsnit bredde. Formlen tyder på, at langs den span, bladfjeders tværsnit højde 
bør være tilspidset med et parabolsk profil. Men processen praksis grunde, tilnærme bladfjeders højde profil med en lineær.
Bemærk: Hold konstant for at undgå fiber afbrydelse i laminering processen, hvilket vil mindske styrken af de sammensatte lameller. - Fordi bøjning er højere end shear belastningen, bruge en sandwich struktur med en lineært tilspidset kerne af 0-90 stof FRP at modstå shear belastninger og give vridningsstivhed bladfjeder og ydre lag af envejs FRP orienteret med bladfjeders vigtigste akse til kontrast bøjning belastningen. De ydre lag har en konstant tykkelse at undgå geometriske afbrydelser i den højere stressede zone.
- Fokusere kun på bøjning diagrammet i figur 2. Shear belastningen er én eller to størrelsesordener lavere. Baseret på dette, inddele bladfjeder i to typer af sektorer: mellem de to understøtter (
- Opnå den trækstyrke, trykstyrke, bøjnings, og shear styrken af de valgte FRP materialer. Deres værdi kan findes i de tekniske datablade og ved en test baseret på ASTM standarder (foretrukne indstilling).
- Optimere bladfjeder geometriske dimensioner ved hjælp af et analytisk model.
Bemærk: Den objektive funktion er at minimere massen under hensyntagen til de pålagte begrænsninger; derfor opretholde en maksimal belastning med en afbøjning lig med og holde understreger lavere end de materiale-tilladte.- Bevar tilstand på den maksimale afbøjning til en bestemt max belastning .
Her,
er en lille værdi indsat konvergens grunde. Begrebsmæssigt, bladfjeder er en sandwich med en tilspidset kerne i den region. Beregne fordrejning 
på lastning , med Castiglianos metode.
Her,
og 
er den bøjnings stivhed af bladfjeder langs og , henholdsvis.
Her,
og 
er elasticitetsmodul af kernen og de ydre lag, henholdsvis
er det yderste lagtykkelse, og
er den kerne tykkelse.
- Bevar tilstand på den maksimale bøjning stress:
(maksimal UD træthed bøjning stress). Vurdere 
ved hjælp af Euler-Bernoulli teori.
- Bevar tilstand på maksimal kerne og ydre lag shear understreger:
(maksimale core træthed shear stress) 
(maksimale core træthed shear stress). Vurdere 
og 
ved hjælp af Euler-Bernoulli teori24.
- Bruge bladfjeder massen som objektive funktion til at minimere.
Bemærk: De geometriske parametre, som kan varieres er:
, , og . Hvis det tillades af udformningen af forankringspunkter til rammen, og kan også betragtes som variabler, hvis det følgende angive betingelser er overholdt:
- Løse problemet iterativt eller ved hjælp af optimering algoritmer, der kan findes integrerede i flere numeriske computing softwareprogrammer.
- Bevar tilstand på den maksimale afbøjning
- Udføre en FE simulering af den optimerede bladfjeder i Ansys sammensatte Pre/Post (AVS). Målet er at vurdere stress koncentration og ud af flyet belastninger.
- Tegn, som en overflade, CAD geometri kun en fjerdedel af bladfjeder, med overflade opdelt i korrespondance med støtte punkt og oplægning variationer.
- Opret en ny simulering projekt i ANSYS Workbench. Vælg ACP (Pre) (i menuen værktøjskassen ) ved at trække det ind i arbejdsområdet.
- Definere materialeegenskaber ved at klikke på Tekniske Data. Vælg Engineering datakilder og importere fra kompositmaterialer mappe kulstof UD og vævet pre-pregs standard materialeegenskaber, ved at dobbeltklikke på dem. Opdatere de materielle konstanter i de tre vigtigste retninger med dem, der findes på dataarket materielle eller fremstillet af eksperimentelle resultater.
- Importere geometri samtidig holde forbindelsen med CAD ved at højreklikke på geometri og derefter på Importer geometri. Importere den i det oprindelige CAD format.
- Dobbeltklik på Model. Tildele en vilkårlig overflade tykkelse. Definere forskellige layup zoner ved hjælp af funktionen Opkaldt udvalg (Højreklik på Model og derefter på Indsæt). Generere standard mesh ved at højreklikke på Mesh og derefter på Generer mesh.
- Åbn ACP-Pre i Workbench, ved at dobbeltklikke på Setup.
- Define lag egenskaber i menuen Materiale datamappe. Vælg Opret stof ved at højreklikke på tekstiler; derefter definere materiale og tildele prepreg tykkelse. Vælg Opret Sub laminater ved at højreklikke på Sub laminater og definere den sub laminat stabling sekvens.
- Define element lokale koordinatsystem i mappen rosetter menu efter den vigtigste retning i laminering processen (principal bladfjeder akse).
- Orientere de lokale koordinater af FEM elementerne i mappen Orienterede markeringssæt menu ved at definere for hvert Element angiver (som tidligere er defineret i trin 2.7.5) en vilkårlig oprindelse punkt og rosetter i trin 2.7.8.
- Definere layup baseret på resultaterne af optimeringsprocessen af trin 2.7. Højreklik på Modellering grupper og vælg oprette Ply. Definere den Orienteret markeringssæt, trådet materialeog Antallet af lag. Gentag det for hver gentagne gruppe af lag.
Bemærk: Følg samme stablingsrækkefølgen for laminering processen. - I Workbench, træk statisk strukturel analyse (i menuen værktøjskassen ) til arbejdsområdet. Derefter, træk ACP (Pre) \Setup på statiske structural\Model og vælg Overfør solid sammensatte Data. Dobbeltklik på statiske Structural\Setup.
- Anvende symmetri og begrænse grænse tilstand. Højreklik på Statisk strukturfondene og vælg Insert\Displacement. Vælg kant eller overflade geometri og angive forskydning til 0 for den relevante retning, komponent .
- Anvende gældende efter den samme procedure for trin 2.7.12.
- Løse Five model som lineære elastik ved at klikke på løsningsrækkefølge.
- Vurdere den maksimale forskydning
) af bladfjeder ved at højreklikke på løsningen og vælge Insert\Deformation\Directional. Hvis det er lav, vende tilbage til trin 2.7.10 og øge antallet af de ydre UD lag; Hvis det er højere, reducere det. - Træk i Workbench, ACP (Post) (i værktøjskassen) den ACP (Pre) \Mode. Derefter, træk Static\Structural løsning på ACP (Post) \Results. Dobbeltklik på AVS (Post) \Results.
- Højreklik på mappen Definition menu og vælg som manglende kriterier Hashin 3D.
- Højreklik på mappen løsninger menu, og vælg Opret fiasko.... Vælg Hashin og kontrollere Vis på faste stoffer.
- Kontrollere, om de manglende kriterier er altid under én. Hvis ikke, gå tilbage til trin 2.7.7 og øge antallet af lag i zone identificeret som kritiske, orientere dem efter behov.
- Skriv bogens ply.
- Teste en skaleret model af designet bladfjeder.
- Design, ved hjælp af den analytiske model af trin 2.7, en 1/5-til 1/10-skaleret bladfjeder tuning ydre lag og core tykkelse har samme forhold mellem bøjning og shear stress af den reelle komponent og en lignende krumning for den maksimale belastning.
- Laminat den skalerede bladfjeder.
- Teste det med en almindelig fire-punkts bøjning test armatur.
- Analysere den maksimale belastning og fordrivelse og svigt.
- Optimere udformningen af bladfjeder baseret på konklusionerne af den eksperimentelle test.
- Fremstilling af optimerede bladfjeder.
) på bladfjeder ender, overvejer suspension arm udnytter.
af bladfjeder slutter efter suspensionen geometri og tilladte plads omkring køretøjets stel.
.
er den tilladte stress, 
er elasticitetsmodul, og 
er massefylden.
) og mellem understøtter og bladfjeder enderne (
).
bør opfylde følgende ligning for at holde stress 
konstant på den ydre overflade af bladfjeder langs alle dens længde.
er afstanden fra punkt af anvendelsen af den maksimale belastning 
og 
er tværsnit bredde. Formlen tyder på, at langs den 
bør være tilspidset med et parabolsk profil. Men processen praksis grunde, tilnærme bladfjeders højde profil med en lineær.
er en lille værdi indsat konvergens grunde. Begrebsmæssigt, bladfjeder er en sandwich med en tilspidset kerne i den 
på lastning 
og 
er den bøjnings stivhed af bladfjeder langs 
og 
er elasticitetsmodul af kernen og de ydre lag, henholdsvis
er den kerne tykkelse.
(maksimal UD træthed bøjning stress). Vurdere 
ved hjælp af Euler-Bernoulli teori.
(maksimale core træthed shear stress) 
(maksimale core træthed shear stress). Vurdere 
og 
ved hjælp af Euler-Bernoulli teori24.
, 
) af bladfjeder ved at højreklikke på løsningen og vælge Insert\Deformation\Directional. Hvis det er lav, vende tilbage til trin 2.7.10 og øge antallet af de ydre UD lag; Hvis det er højere, reducere det.3. full-Frontal Crash Test simulering
Figur 3: Cruiser geometri. Denne figur viser de generelle form og dimensioner af køretøjet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
- Tegne geometrien af køretøjet (figur 3).
- Oprette og navngive en ny del projektet i CAD-modellering software.
- Model solid dele ved hjælp af ressourcer ekstrudering, kontakt drejning, Sweptog Loft for at sikre fuld mellem forskellige køretøjsdele (f.eks. chassis, pladser og roll bur). Når det er nødvendigt, klik på fanen overflade, Reference geometriog flyet til at tegne en referenceflade.
- Gentag trin 3.1.2 indtil geometri er komplet med monocoque, døre, roll bur, sæder, batteri, hjul, dæk, hjulnavene, suspension arme, bladfjeder, styreapparat system og stive solid barriere (2 x 2 m).
- Udnytte de bilaterale symmetri for at optimere beregninger og bruge en halv-bil model. Under fanen Utilities på Symmetri Check og vælg kommandoen Automatisk symmetri Split . Klik derefter på fra det organ, der vil blive holdt, og Bekræft ved at klikke på Opdel del.
- Konvertere de solide organer til overflader: Vælg ansigter relateret til tykkelsen af organer og klik på fanen overflader og derefter Slette ansigt.
- Klik på Gem som , og vælg formatet STP .
- Oprette og udføre simuleringen.
- Opret og navngiv et Nyt projekt i ANSYS Workbench Finite Element simulation software.
- Træk fra værktøjskassen - analyse systemer til projekt skematisk en Eksplicit dynamisk vindue. Dobbeltklik i Tekniske Data og tilføje nye materialer, at trække deres nødvendige egenskaber fra træet værktøjskasse og indsætte de værdier, der er opnået i § 1 i denne protokol, navngivning hver materiale i overensstemmelse hermed.
- Højreklik på geometri til Import geometri. Klik på Gennemse og vælge filen STP genereret i trin 3.1.6.
- Dobbeltklik på Model under Eksplicit dynamisk at åbne Model miljø.
- Én gang inde i Model miljø, Højreklik på geometri indsætte Punkt masse for 3D-elementer eller i Lag sektion for 2D-elementer, at definere koncentreret masserne eller den sammensatte layup, henholdsvis. For hver komponent under geometri, bør ordentlig materiale og tykkelse af overflader tildeles under Detalje-materialer.
- Højreklik på Model at indsætte symmetri - symmetri Region. YZ symmetri flyet definerer korrekte geometrisk symmetri i forhold til de fremtidige resultater at give ordentlig randbetingelser.
- For at indstillet korrekt forbindelser, slette alle automatiske forbindelser og efterlade kun Kroppen interaktioner, defineret som friktionsløs.
- Under detaljer af Mesh Eksplicit metode (figur 4) drop de elementer midside noder og oprette den dimensionering funktion på krumning med Medium relevante Center. Angive den maksimale Element størrelse til 30 mm med et minimum af 6 mm.
- Angive Antallet af CPU'er til parallel behandling under fanen Avanceret i afsnittet Mesh .
- Indstille hastighed som en første betingelse under træet Oprindelige betingelser for fanen Eksplicit Dynamics .
- Angive begrænsningen randbetingelser ved at højreklikke på fanen Eksplicit Dynamics , vælge Indsætog picking Fast støtte til at definere den stive barriere og Fast deplacement at forhindre det hjulet bevæger sig på z-aksen.
- Under Analyse indstillinger, konfigurere kontrolelementer for Sluttidspunktet (til 0,3 s) og Maksimale antal cyklusser (til 2,5 x 105), de nødvendige indgange at få hastighed og den kinetiske energi (lig nul).
- Under løsning, skal du højreklikke på Løsninger til at indsætte Kinetic – Total - indre energi for at spore disse resultater. På anden siden, under Løsning oplysninger, kan Løsning Output spores med hensyn til Energi Resumé, Tidsintervalog Energibesparelser.
- Klik på løs og analysere resultatet resultaterne samlede Deformation, Stress, stamme, alt, indre og kinetisk energi og Acceleration.
Figur 4: Mesh finite elementer anvendes til halv-køretøjsmodel. Denne figur viser discretization model, gjort af på halvdelen af køretøjet på grund af symmetri. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Representative Results
Oplægning af de vigtigste Chassis: Det endelige resultat af protokollen er laminering sekvens, også kaldet ply bog. Mens belastning distributioner og diagrammer af bøjning øjeblik og shear force kan bestemmes ved simpel solid mekanik overvejelser, er et centralt punkt i protokollen evaluering af de faktiske materialeegenskaber. I virkeligheden, selv om mange af de mængder, der er nødvendig for den strukturelle designer kan findes på dataarket materielle, kan produktionsfasen og interaktion med andre materialer ændre den mekaniske respons af råvarer. I dette afsnit vises den eksperimentelle set-up for tre-punkts bøjning og ILSS tests (Se figur 5). Fra disse forsøg er det muligt at evaluere bøjning styrken af sandwich lameller og finde en nedre grænse for shear styrken af Nomex kerne; repræsentative stress-forskydning kurver er vist i figur 6 for to forskellige orienteringer af en vævet laminat. ILSS er desuden afgørende for at bestemme resistens over for delaminering i chassis kanter, hvor sandwich bliver en laminat.
Figur 5: mekaniske test. Disse paneler viser mekaniske test af (A) tre-punkts bøjning og (B) ILSS. Modellens figur og indladningsforholdene er vist. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: typisk resultat af tre-punkts bøjning tests. Disse paneler viser typiske resultater af en tre-punkts bøjning test for (A) [0/90]n lag og (B) [± 45]n lag. Understreger beregnes fra belastningen måles ved vejecelle og forskydning er målt af transduceren indlejret i den test maskine. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
I figur 7, er laminering sekvenser, defineret sektor for sektor over formen chassis vist. Detaljeret specifikation af laminering sekvenser er angivet i tabel 1. Tabellen er opdelt i tre faser af autoklave hærdning proces, der er gjort i rækkefølge, først den yderste lamina, derefter Nomex kernen og lim, og endelig den indre lamina.
Figur 7: resultat af konstruktionsprocessen. Hvert område er kendetegnet ved en anden oplægning. Tallene og farverne, der definerer de forskellige regioner, hvor chassis struktur er opdelt, se bord 1. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
| Fase 1 | ||||
| p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C | ||||
| FF. | Sektor | Vinkel | n ° | Materiale |
| P 1.1 | Global | + 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 |
| EN, D, C | 90° | 1 | UNI M46J | |
| EN, 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 | Global | 0° | 1 | satin T800 |
| Fase 2 | ||||
| p = 1,5 bar; t = 2 h; T = 1110 ° C | ||||
| P 2.1 | Global | / | 1 | Selvklæbende 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 | Global | / | 1 | Selvklæbende film |
| Fase 3 | ||||
| p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C | ||||
| P 3.1 | Global | 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) | EN, D | 90° | 2 | UNI M46J |
| EN, 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 | Global | + 45 ° | 1 | satin T800 |
Tabel 1: laminering sekvens af chassiset. Denne tabel viser specifikation af oplægning for de forskellige områder af chassis, defineret i figur 7. Det er opdelt i tre forskellige laminering faser, der er gjort i rækkefølge.
Når chassis struktur bestemmes, en titanium roll bur er tilføjet efter den race regler20, og specifikke numeriske test er kørt til at kontrollere modstand af køretøjet som helhed, og for det meste, fravær af indtrængen af nonstructural dele til beboerne. Retninger af effekt-ækvivalent statisk belastninger er vist i figur 8, og i figur 9 tilsvarende deplacement kort kan evalueres. I denne fase bruges kun en skematisk geometri til beregningen, mens den komplette geometri bruges til den endelige kontrol af crashtest.
Figur 8: Crash-ækvivalent statisk belastning retninger. Forordninger indlæses køretøjets konstruktion af en statisk kraft svarende til 6 g gange den samlede masse i de retninger, der er vist på billedet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 9: kort over de beregnede fordrivelser. Denne figur viser et eksempel på forskydninger beregnet i de tilfælde, der er defineret i figur 8. Forskydningen skal være lavere end 25 mm i nogen region i nærheden af beboerne. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Bladfjeder: Resultatet af protokollen er optimering af en sammensat tværgående bladfjeder med snitstrækker kapacitet. Dens design har til at opfylde forskellige specifikke krav: en stress under det materiale-tilladte niveau for maksimal belastning, en specifik stivhed og et minimum af vægt. For at opfylde alle disse krav, præsenteres en analytisk optimeringsmodel. Takket være modellen er det muligt at hurtigt opnå optimal geometri og begrebsmæssige oplægning. Nøjagtigheden af modellen er blevet bekræftet af finite element metoden og en eksperimentel test på en 1/5-skaleret bladfjeder. Den skalerede bladfjeder er dobbelt-understøttet på midten (som strækker sig over 100 mm) og indlæses i enderne svarende til hullerne (der spænder over 190 mm) med 1.000 N for hver side. Optimeret geometri og lags-bog af bladfjeder er rapporteret i figur 10 og tabel 2, henholdsvis.
Figur 10: optimeret udsnit af bladfjeder geometri. Denne figur viser geometrien af den skalerede bladfjeder, der er testet for at fraktur for at validere den numeriske model. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
| Autoklave hærdning | |||||
| p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C | |||||
| FF. | Sektor | Vinkel | n ° | Tykkelse | Materiale |
| mm | |||||
| Slutter 10 | Slutter 10 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Alle 200 | Alle 200 | 0° | # | 1 | UD T1000 100gm/m ^ 2 |
| Centrale 125 | Centrale 125 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Centrale 175 | Centrale 175 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Alle 200 | Alle 200 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Centrale 175 | Centrale 175 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Centrale 125 | Centrale 125 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
| Alle 200 | Alle 200 | 0° | # | 1 | UD T1000 100gm/m ^ 2 |
| Slutter 10 | Slutter 10 | 0° | 1 | 0,23 | TW T300 200g/m ^ 2 |
Tabel 2: laminering sekvens af bladfjeder. Denne tabel viser specifikation af oplægning for de forskellige områder af bladfjeder.
Ifølge den analytiske model, bør bladfjeder har en maksimal forskydning af 12,2 mm og udvikle maksimalt bøjning stress af 970 MPa, konstant mellem de to centrale understøtter.
Finite element analyse som beskrevet i trin 2.7 i protokollen blev udført, og resultaterne er rapporteret i Figur 11. Stress i den vigtigste retning 
på den ydre overflade af bladfjeder langs dens vigtigste akse er afbildet i diagrammet. Det er næsten konstant mellem span og lig med 922 MPa, og derefter falder lineært over belastning ansøgning punkt. Trods er langt under den maksimale kompression spænding i materialet (1.450 MPa), 3D-Hashin manglende kriterium afbildet i figur 10 viser en zone med en manglende indeks overstiger 1, som er forårsaget af fiber fiasko (fremhævet med rødt) og er forbundet til en pludselig ændring af geometri for den eksterne UD lags lag, forårsaget af afbrydelse af kernen. Alt imens, er deplacement beregnet af Five på belastning ansøgning punkt 12,8 mm.
Figur 11: bøjning numerisk simulering på bladfjeder finite element model. Denne figur viser resultaterne af Five simuleringen på den skalerede bladfjeder Hashin manglende indeks og maksimale vigtigste stress. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
For at kontrollere pålideligheden af de analytiske og numeriske modeller, som foreslået af proceduren, har den skalerede bladfjeder afprøves eksperimentelt. Resultater, rapporterede i grafen i figur 12, viser en maksimal belastning før brud af 1,980 N (990 N for hver side) med en maksimal forskydning af 15,1 mm. Derfor, i form af maksimale forskydning, analytiske og numeriske model undervurdere det af -19% og -15%, henholdsvis. Interessant, den manglende tilstand og skader placering observeret på den testede model (Figur 11) enig med de numeriske modelresultater.
Figur 12: fire-punkts bøjning eksperimentelle test på en skaleret model af bladfjeder. Denne figur viser test set-up og load-forskydning kurven for den skalerede bladfjeder. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Crash Test: Finite element analyse kan producere realistiske resultater for at støtte ingeniører i forståelsen af køretøjets opførsel under forskellige nedbrud scenarier. I stedet for kører virkelige forhold, er det mere tid-effektive og omkostningseffektive at simulere bilulykker ved hjælp af kommerciel software som ANSYS. De foreliggende resultater er et eksempel på, hvordan disse simuleringer kan bidrage til den automotive engineering samfund.
Discretized finite element model af bilen præsenteret en række elementer og noder med 79950 og 79822, henholdsvis. Som en første betingelse, vedtog det en 60 km/h anslagshastighed, hvor den kinetiske energi af køretøjet faldt i ca 0,3 s (Figur 13), der omdannes til kontakt og indre energi inden for bil-struktur.
Figur 13: Crash test energi diagrammer. Disse paneler viser crashtest energi diagrammer af (A) kinetisk energi og (B) indre energi. Diagrammerne skildre typisk energi strømme under en crash-hændelse. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Fra prøven stress kort i figur 14A, kan status for køretøjet integritet vurderes. Dette er af afgørende betydning at fastslå mulige skade på sikkerheden for passagerer, som det ville være et potentielt løsnede roll bur bar, udstationering af sæder eller endda en forskydning af styretøjets bar mod føreren. De mest fremtrædende forskydninger i sagen vist i figur 14B består inden for 95 mm rækkevidde, og forekommer både foran i bilen, på grund af chokket, og i de roll bur barer, der er knyttet til sæder.
Figur 14: typisk konturerne af maksimale tilsvarende stress og maksimale forskydning i løbet af en frontal crash test. Disse paneler viser (A) tilsvarende stress og (B) forskydningen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Discussion
Fra tabel 1er det muligt at lægge mærke til at de enkelt lameller ikke er symmetrisk, mens hele sandwich er. Dette er på grund af nødvendigheden af at have både mindst antal lag, den teknologiske minimum og de ønskede mekaniske egenskaber.
På den ene side, afsnittet markeret som 1/1b, 2, 3 i figur 7 er ansvarlig for de samlede mekaniske egenskaber, at orienteringen af højstyrke forstærkning envejs ply Hovedforskellen mellem dem. På anden siden, afsnittene markeret som A, B, C og D er ændret for at tage hensyn til de koncentrerede belastninger af systemernes suspension og passagerernes pladser, på grund af tilstedeværelsen af bladfjedre.
Finite element model, der anvendes til analyse af den sammensatte chassis er baseret på en shell topologi. Shell elementer er en egnet mulighed for reproducering kompositkonstruktioner, som de har tendens til at fange den bøjning stivhed af tyndvæggede organer med væsentligt enklere masker end faste elementer. På den anden side bør ty til kontinuum shell eller solid elementer overvejes, når modellering tykke sandwich strukturer eller regioner med stejle stress forløb; en sammenlignende diskussion om shell og kontinuum shell elementer tilbydes24,25.
Hovedformålet med den statiske analyse er bekræftelsen af, stivhed og styrke struktur opfylder kravene. Stivhed krav håndhæves direkte ved at sikre, at deformationen af køretøjet under hver belastning sag er inden for rammerne af forordningerne (dvs.ingen del af køretøjet trænger ombordværende værelse). Vurdering af strukturens styrke er baseret på vurderingen af Hashins skade26 af de sammensatte lag; nemlig skal Hashins parametre være strengt mindre end 1. Som forskellige skadelige tilstande bidrage til global manglende composite laminat, kumulative skader kriterier (f.eks.Hashin's) anbefales; maksimale stress kriterier kunne være egnet til metalliske komponenter.
Litteraturen har foreslået forskellige løsninger for design optimering af letvægts komposit bladfjedre, men de fleste af dem Tilslut kun et enkelt hjul27,28 (ingen antiroll kapacitet) eller er kun egnet til infusion skimmel teknologi (dobbelt-koniske)29. Design af bladfjeder her forelagt er begrænset apriori af prepreg laminering processen, som tillader ikke en dobbelt-koniske designløsning men garanterer høj materielle styrke og pålidelighed.
Det innovative aspekt af bladfjeder er den funktionelle integration af to komponenter i en (foråret og den antiroll bar) og den største fordel er den masse reduktion. Desuden, takket være den foreslåede analytiske model, det er muligt at yderligere reducere massen og få den optimale geometri hurtigt for sæt maksimal belastning og forskydning.
De lokale spændinger og ud-af-flyet dem, som ikke kan blive værdsat af den analytiske model, er evalueret af finite element-metoden, og bladfjeder sammensatte enkelt lag er modelleret med mursten elementer. Denne løsning er beregningsmæssigt tungere end ved hjælp af skaller, men giver i kombination med Hashin, 3D-manglende kriterier til at forudsige delaminering forårsaget af ud-af-flyet belastninger, som er et kritisk aspekt af bladfjeder design. Endelig, de analytiske og numeriske modeller for udformningen af bladfjeder er valideret af en eksperimentel test på en skaleret bladfjeder.
Vedrørende crashtest, relativt ophøjet fordrivelse af roll bur, selvom det ikke repræsenterer en anledning til bekymring, er hovedsagelig tilskrives layout af sin front bar. Sin noncurved form og den akutte måde, hvor det er placeret, med ingen kurver og på en skarp vinkel med slagretningen, er ansvarlig for at overføre de fleste af den energi, der skal optages af chassis til roll bur, som har et særskilt strukturelle mål . Derfor skubbes roll bur til den bageste del af køretøjet, forårsager en forhøjet stress på sin vedhæftet fil regioner til sæder. Det er vigtigt at bemærke, at på trods af enhver sikkerhed funktioner, der kan være potentielt forbedres, den minimale deformation af monocoque og det faktum, at ingen komponenter gennemtrænges/perforeret andre gør det klart design af køretøjet anses sikker med hensyn til dens kollisionssikkerhed.
Derfor, den strukturelle design af køretøjet som helhed anses for at er blevet optimeret med hensyn til materialeforbrug, hvor omfattende beregning viste i protokollen er afgørende for udformningen af en monocoque og blad fjedre, der blev skræddersyet til at være lys og præsentere en forbedret mekanisk ydeevne. Desuden gennem en numerisk crash test simulation, køretøjets konstruktion bevist, at den er købedygtig med held modstå den dynamik, der udledes af en full-frontal virkning i betragtning af den gennemsnitlige hastighed af bilen på sin optimale energiske effektivitet.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
Forfatterne vil gerne takke alle medlemmerne af Onda Solare Sport Association (www.ondasolare.com) for deres væsentlige støtte og Marko Lukovic der var den æstetiske designer af krydseren. Denne forskningsaktivitet blev realiseret med støtte af den Europæiske Union og i regionen Emilia-Romagna inde i POR-FESR 2014-2020, akse 1, forskning og 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).
