Kruvazörler enerji tüketimi ve yük arasındaki en iyi uzlaşma dayalı uzun menzilli güneş yarışları rekabet etmek için tasarlanmış çok işgalli güneş araçları vardır. Şekil, malzeme, motor ve mekanik olarak diğer yönü tasarımcılar tarafından belirlenebilir ise onlar genel boyut, güvenlik ve mekanik gereksinimleri ile ilgili yarış kurallarına uymak zorundadır. Bu çalışmada, tam karbon fiber takviyeli plastik güneş aracıyapısal tasarım sürecinin en ilgili yönlerinden bazılarını ayrıntılı olarak ele alıyoruz.
Şasinin laminasyon dizisinin tasarımı, yaprak yaylarının yapısal analizi ve aracın çarpışma testi simülasyonu için kullanılan protokol gösterilmiştir. Fiber takviyeli kompozit yapıların tasarım metodolojisinin karmaşıklığı, mekanik özelliklerini uyarlama ve otomobilin genel ağırlığını optimize etme olasılığı ile telafi edilir. Bir aday şasi tasarımı geliştirdikten sonra, sonlu elemanlar kabuk modeli oluşturun.
Şasi tasarımını sonlu elemanlar modelleme yazılımına aktarın. Malzemeler altında, tek karbonfiber takviyeli polimer özelliklerini tanımlamak için lif türünü seçin. Elastik davranışı seçin.
Buradan, mühendislik sabitlerinin uygun olup olmadığını kontrol edin. Ardından, Hashin Hasar parametrelerini görüntüleyin. İstenilen değerlere sahip olmalarını sağlayın.
Malzeme özelliklerini ayarlamayı kapatın. Bileşik Layups bölümü oluşturmak için devam edin. Burada, her karbon fiber takviyeli polimer ply sıra, malzeme, kalınlık ve dönüş açısı sırayla tanımlanır.
Bir sonraki adım, ayrı öğelerin dağıtımını atamak için Mesh'i seçmektir. Global Mesh Tohumu parametrelerini kontrol edin. Yine, Mesh altında, Öğe Türü'nü seçin.
Ardından, modelin bir öğesini seçin. Kabuk öğesi türünü kullanın. Dört hakimieleki öğe şeklini seçin.
Kum saati efektleri önemsizse, Azaltılmış Tümleştirme'yi seçin. Kafes öğeleri atamaya devam edin. Kafesi oluşturmaya hazır olduğunuzda, Mesh'e dönün ve parçayı onaylayın, yani tamam, parçayı mesh etmek için seçin.
Kafes tamamlandıktan sonra, Montaj altında, yüklerin ve sınır koşullarının uygulanacağı şasinin bir örneğini oluşturun. Adımlar klasörüne gidin. Burada, analiz yordamını seçin.
Yordamın statik olarak tanımlandığından emin olun. Ayrıca, doğrusal olmayan geometri davranışıkapalı olup olmadığını denetleyin. Şimdi, öngörülen yükleri uygulamaya başlamak için Loads'a gidin.
Vücut kuvveti altında, yerçekimi veya sabit ivme için bileşenleri ve dağıtım girin. Kuvvet yönü modelle birlikte pencerede gösterilir. Daha sonra, işgalcilere bağlı olanlar gibi konsantre kuvvetleri tanımlayın.
Çerçeve üzerinde doğru pozisyonlarda uygulanıp uygulanmadığını kontrol edin. Araç aküleri nedeniyle konsantre kuvvetler için aynı adımları izleyin. Yükler ayarlandıktan sonra sınır koşullarını uygulayın.
Şasiyi dış yükler tarafından hareket edilen desteklenen bir gövde olarak düşünün ve kısıtlama konumlarını belirleyin. Sabitlenmiş sınır koşullarını kullanın. Çıktıyı tanımlamak için Alan Çıktı İstekleri'ne gidin.
İstediğini yapın. Etki alanının Bileşik layup olup olmadığını denetleyin. Daha sonra, Stresses altında, çıkış değişkenlerinin stres bileşenleri ve değişmezleri olduğunu doğrulayın.
Ayrıca, Failure / Kırık altında kontrol edin. Burada, Hashin çıktı verileri seçilmelidir. Memnun olduğunda Tamam'ı tıklatın.
Analiz altında, bir iş kurmaya başlar. İşi adlandırın ve modelin kaynağını tanımlayın. Devam et'i tıklattıktan sonra, gerekirse bilgisayar ortamıayarlarını özelleştirin.
Tam bir analiz yapmayı seçin. Bu tamamlandığında, penceredeki değişiklikleri tamam. Oluşturulan işe sağ tıklayın ve çalıştırmak için Gönder'i seçin.
Üretici için bir ply kitap üretmek için çıktı kullanın. Tasarım azaltılmış yaysız ağırlığı ile basit ve hafif süspansiyon sistemi için bir karbon fiber transversal yaprak yay içerir. Yaprak yay tasarımı genel sürecin bir parçası olarak değerlendirilmelidir.
ANSYS Workbench sonlu elemanlar simülatöründe optimize edilmiş bir yaprak yay tasarımını simüle edin. ACP Pre içinde Mühendislik Verileri'ni tıklatın. Ardından, Mühendislik Veri Kaynakları sekmesini seçin.
Kompozit Malzemeler klasörüne gidin ve karbon, tek yönlü ve dokuma prepregs varsayılan malzeme özelliklerini içe aktarın. Bittiğinde, Mühendislik Veri Kaynakları sekmesini kapatın. Ardından Geometri'ye sağ tıklayın.
Ardından, İthalat Geometrisi'ne sağ tıklayın. Yaprak yayı dörtte birini temsil eden CAD dosyasını bulmak ve seçmek için Gözat'ı seçin. Şimdi, Model'e çift tıklayın.
Yeni pencere göründüğünde, yaprak yay kesimini görüntüler. Model altındaki dosyayı seçin. Grafik Özellikleri altında, rasgele bir yüzey kalınlığı atayın.
Ekle'yi seçmek için Model'e ve oradan Seçim adlına sağ tıklayın. Vurgulanan Geometri alanına tıklayarak, modelde bir bölge seçerek ve uygulayarak bir döşeme bölgesi tanımlamak için bu işlevi kullanın. Model için gerekli her bölge için bunu tekrarlayın.
Bittiğinde, Mesh'e sağ tıklayın. Ardından, varsayılan kafesi oluşturmak için Kafes Oluştur'u tıklatın. Devam etmek için Mekanik pencereyi kapatın.
ACP Ön ekranında Kurulum penceresini açın. Ply'nin özelliklerini tanımlamak için Malzeme Verileri klasörüne gidin. İçinde, Kumaşlar'a sağ tıklayın ve Kumaş Oluştur'u seçerek devam edin.
Açılan pencerede, malzemeyi tanımlayın. Sonra, prepreg kalınlığı atayın. Ardından Stackups'a sağ tıklayın ve Stackup Oluştur'u seçerek bunu takip edin.
Yeni pencerede, Kumaşlar açılır menüsüne giderek ve proje için gerekli seçimleri yaparak alt laminat istifleme sırasını tanımlayın. Rozetler klasörü seçeneğine geçin ve rozet oluşturmak için üzerine sağ tıklayın. Pencerede, Origin'e tıklayın ve yay modeline geçin.
Burada, yerel koordinatları öğesi tanımlamak için yaprak yay ekseni boyunca tıklatın. Görevi tamamlamak için pencereyi kapatın. Yönlendirilmiş Seçim Kümesi klasörüne sağ tıklayın ve bir seçim kümesi oluşturmayı seçin.
Bir öğe kümesi için önce girişleri ve noktayı seçin. Geometride, kaynağı tanımlamak için rasgele bir noktaya tıklayın. Ayrıca, Rozetler altında, uygun rosetta atayın.
Bunu her öğe kümesi için yapın. Bu noktada, Modelleme Grupları klasörünü açın. Tanımlanan modelleme grubu görüntülenir.
Bir modelleme grubu oluşturmak için klasöre sağ tıklayın ve Modelleme Grubu Oluştur'u seçin. Yeni pencerede Tamam'ı tıklatın. Yeni gruba sağ tıklayın ve Ply Oluştur'u seçin. Yönelimli bir seçim kümesi, kat malzemesi ve her kat için katman sayısını tanımlayın.
Tam istifleme sırasını tanımlamak için her bir plies grubu için bu adımı yineleyin. ACP penceresini kapatın. Araç kutusundan Statik Yapısal çözümlemesi çalışma alanına sürükleyin.
Ardından, ACP Ön Kurulum'u Statik Yapısal modele sürükleyin ve Katı Bileşik Verileri Aktar'ı seçin. Statik Yapısal altında Model'e çift tıklayın. Şimdi, simetri ve kısıtlama sınır koşulları uygulayın.
Statik Yapısal'ya sağ tıklayın ve Ekle'yi seçin ve ardından Yer Değiştirme'yi seçin. Ardından, geometrinin kısıtlı yüzeyini seçin. Uygun bileşenleri sıfıra ayarlayarak sınırlandırın.
Kuvvet için aynı prosedürü uygulayın. İstenilen simetrilere saygı duyulsun dan sıyrık olup olmadığını kontrol edin. Doğrusal elastik olarak modeli çözmek için Çöz'e tıklayın.
Project Schematic'te Araç Kutusu'na gidin ve ACP Post'u ACP Pre altında Modele sürükleyin. Statik Yapısal Çözümü ACP Post altında Sonuçlara sürükleyin. Ardından, ACP Post altında Sonuçlar'a çift tıklayın.
Hata ölçütleri oluşturmak için Tanım menüsüne sağ tıklayın ve Hata Ölçütü Oluştur'u seçin. Açılan pencerede, hata ölçütleri olarak Hashin'i seçin. Yapılandırma'yı seçin ve hata modunun boyutunu 3B olarak ayarlayın.
Tamam değişiklikleri ilk ekrana dönmek için. Şimdi, Hata Oluştur'u seçmek için Çözüm menüsüne sağ tıklayın. Yeni pencerede, istenen hata ölçütlerini seçin.
Ayrıca, Katılar kutusundagöster kutusunu işaretleyin. Tamam hata kriterleri sonuçları değerlendirmek için yıldırım simgesini tıklatmadan önce değişiklikleri. Bir çarpışma simülasyonu için, aracın tam bir CAD modeli geliştirmek.
Model tüm ana bileşenleri içermelidir, direksiyon ve süspansiyon sistemleri, pil, koltuk, rulo kafes, ve monokok. Bu CAD modelinden, hesaplamaları optimize etmek için ikili simetriden yararlanmak için bir yarı araç modeli oluşturun. ANSYS sonlu elemanlar simülasyon yazılımında yeni bir proje başlatın.
Toolbox, Analysis Systems altında, Explicit Dynamics gidin. Proje Şeması'na sürükleyin. Yeni öğede, Mühendislik Verileri'ni çift tıklatın.
Yeni sekmede, Malzemeler altında, yeni malzemeler ekleyin ve buna göre isim, Bu durumda Karbon Fiber. Malzemenin gerekli özelliklerini Toolbox ağacından sürükleyin. Değerler altında, uygun birimleri de dahil olmak üzere daha önce elde edilen değerleri ekleyin.
Proje Şematik sekmesine dönün. Daha sonra, Açık Dinamikler altında, Geometri'yi Alma'yı seçmek için Geometri'ye sağ tıklayın. Gözat'ı tıklatın ve STP dosyasını yarı araç modeliyle birlikte model ortamına yükleyin.
Dosya da çarpışma testi için bariyer içerir. Proje ağacının içinde Mesh'i seçin. Mesh detayları altında, Fizik Tercihgidin.
Değeri Açık olarak ayarlayın. Ardından Element Midside Düğümleri'ne gidin. Değerini Bırakılan olarak ayarlayın.
Aşağıda, Boyutlandırma altında, Boyut Fonksiyonu gidin ve oradan Eğrilik seçin. Başvuru Merkezi'ne geçin ve Orta'yı seçin. Minimum eleman boyutunu altı milimetre olarak ayarlayın.
30 milimetre olacak maksimum öğe boyutunu seçin. Şimdi, Project altında, Açık Dinamikler'e sağ tıklayarak kısıtlama sınır koşullarını ayarlayın. Bir çarpışma için katı bariyeri tanımlamak için Ekle ve ardından Sabit Destek'i seçin.
Bariyerin nasıl düzeltilene karar verilebiyi seçin. Ardından, bariyeri seçin ve seçim uygulayın. Açık Dinamikler'e sağ tıklayın ve Ekle'yi ve ardından Yer Değiştirme'yi seçin.
Değişiklikleri uygulayın. Z eksenini serbestten sıfırın sabit değerine değiştirin. Pencerenin üst kısmında, Çöz'e tıklayın.
Burada 5G geriye doğru ivme kaynaklanan şasi deplasmanları gösteren bir örnek harita. Bu harita erken bir tasarım aşamasında yapısal sertlik değerlendirmek için kullanılabilir. Bu yaprak yay optimize geometridir.
Geometrinin sonlu eleman analizi, Hashin hata kriterlerine göre hata indeksinin hesaplanmasına olanak sağlar. Ayrıca damgalama bir yönde, ana yönü boyunca stres belirleyebilirsiniz. Sayısal model kırılması için test edilmiş bir ölçek modeli kullanılarak doğrulanır.
Bu video, modellenmiş 60 kilometre/saat etkisi sırasında araçtaki stresin evrimini takdir etmeyi mümkün kılıyor. Örnek bir stres haritası, yolculara zarar verebilecek olası arıza noktalarının belirlenmesine yardımcı olarak araç bütünlüğünü değerlendirmek için bir araç sağlar. Aynı darbe hızı için sonlu elemanlar analizinden gelen yer değiştirmelerin haritası, en büyüğünün aracın önünde ve koltuklara bağlı rulo kafes çubuklarında meydana geldiğini ortaya çıkarır.
Katı elemanlardan daha basit örgülü ince duvar gövdelerinin bükme sertliğini simüle edebildiklerinden kompozit yapıları çoğaltmak için uygun bir seçenektir. Öte yandan, yerel gerilimlerin analitik model tarafından takdir edilemediği yaprak yayda sonlu elemanlar yöntemi ile değerlendirilir ve yaprak kompozit katmanları tuğla elemanları tarafından modellenir. Bu çarpışma olayları sırasında, monokok deformasyon u fark etmek önemlidir, ve hiçbir bileşen diğer nüfuz.
Bu nedenle, aracın tasarımının güvenli olduğunu söylemek mümkündür. Farklı Amerikan modelleri bir güneş enerjili aracın yapısal optimizasyon için hizmet gösterilmiştir. Araç verimli olduğunu kanıtladı ve kendi kategorisinde Amerikan Güneş Challenge 2018 kazandı.
