Name: structural design and manufacturing of a cruiser class solar vehicle
Uploaded: 2019-01-30T13:00:00
Duration: 14 min 57 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Structural Design and Manufacturing of a Cruiser Class Solar Vehicle at JoVE.com

Yazarlar, onların gerekli destek ve kruvazör estetik Tasarımcısı olan Marko Lukovic için Onda Solare spor Derneği (www.ondasolare.com) tüm üyeleri teşekkür etmek istiyorum. Bu araştırma etkinliği Avrupa Birliği'nin ve POR-FESR 2014 2020, eksen 1, araştırma ve yenilik içinde Emilia-Romagna bölgesinin mali desteği ile gerçekleşmiştir.

<ol>
	<li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Popular Mechanics Magazine. 104 (3), (1955).</li><li>Thacher, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Solar Car Primer, A Guide to the Design and Construction of Solar-Powered Racing Vehicles. , (2015).</li><li>Minak, G., Fragassa, C., de Camargo, F. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+brief+review+on+determinant+aspects+in+energy+efficient+solar+car+design+and+manufacturing.">A brief review on determinant aspects in energy efficient solar car design and manufacturing.</a> Smart Innovation, Systems and Technologies. 68, 847-856 (2017).</li><li>Tamura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Teijin+advanced+carbon+fiber+technology+used+to+build+solar+car+for+world+solar+challenge.">Teijin advanced carbon fiber technology used to build solar car for world solar challenge.</a> Reinforced Plastics. 60, 160-163 (2016).</li><li>Kin, W. D., Kruger, S., van Rensburg, N. J., Pretorius, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numerical+assessment+of+aerodynamic+properties+of+a+solar+vehicle.">Numerical assessment of aerodynamic properties of a solar vehicle.</a> ASME 2013 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , (2013).</li><li>Betancur, E., Mej&#237;a-Guti&#233;rrez, R., Osorio-G&#243;mez, G., Arbelaez, A., Eynard, B., Nigrelli, V., Oliveri, S. M., Peris-Fajarnes, G., Rizzuti, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+structural+parts+for+a+racing+solar+car.">Design of structural parts for a racing solar car.</a> Advances on Mechanics, Design Engineering and Manufacturing. Proceedings of the International Joint Conference on Mechanics, Design Engineering &#38; Advanced Manufacturing (JCM 2016, 14-16 September, 2016, Catania, Italy). , 25-32 (2017).</li><li>Joost, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reducing+vehicle+weight+and+improving+U.S.+energy+efficiency+using+integrated+computational+materials+engineering.">Reducing vehicle weight and improving U.S. energy efficiency using integrated computational materials engineering.</a> Journal of the Minerals, metals, and Materials Society. 64, 1032-1038 (2012).</li><li>Paterson, G., Vijayaratnam, P., Perera, C., Doig, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+development+of+the+Sunswift+eVe+solar+vehicle:+a+record-breaking+electric+car.">Design and development of the Sunswift eVe solar vehicle: a record-breaking electric car.</a> Journal of Automobile Engineering. 230, 1972-1986 (2016).</li><li>Betancur, E., Fragassa, C., Coy, J., Hincapie, S., Osorio-G&#243;mez, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerodynamic+effects+of+manufacturing+tolerances+on+a+solar+car.">Aerodynamic effects of manufacturing tolerances on a solar car.</a> Smart Innovation, Systems and Technologies. 68, 868-876 (2017).</li><li>de Kock, J. P., van Rensburg, N. J., Kruger, S., Laubscher, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerodynamic+optimization+in+a+lightweight+solar+vehicle+design.">Aerodynamic optimization in a lightweight solar vehicle design.</a> ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , 1-8 (2014).</li><li>Sancraktar, E., Gratton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+analysis,+and+optimization+of+composite+leaf+springs+for+light+vehicle+applications.">Design, analysis, and optimization of composite leaf springs for light vehicle applications.</a> Composite Structure. 44, 195-204 (1999).</li><li>de Camargo, F. V., Fragassa, C., Pavlovic, A., Martignani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+suspension+design+evolution+in+solar+cars.">Analysis of the suspension design evolution in solar cars.</a> FME Transactions. 45 (3), 394-404 (2017).</li><li>Hurter, W. S., van Rensburg, N. J., Madyira, D. M., Oosthuizen, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Static+analysis+of+advanced+composites+for+the+optimal+design+of+an+experimental+lightweight+solar+vehicle+suspension+system.">Static analysis of advanced composites for the optimal design of an experimental lightweight solar vehicle suspension system.</a> ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. , (2014).</li><li>de Camargo, F. V., Giacometti, M., Pavlovic, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+the+energy+efficiency+in+solar+vehicles+by+using+composite+materials+in+the+front+suspension.">Increasing the energy efficiency in solar vehicles by using composite materials in the front suspension.</a> Smart Innovation, Systems and Technologies. 68, 801-811 (2017).</li><li>Mathijsen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redefining+the+motor+car.">Redefining the motor car.</a> Reinforced Plastics. 60, 154-159 (2016).</li><li>Liu, Q., Lin, Y., Zong, Z., Sun, G., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lightweight+design+of+carbon+twill+weave+fabric+composite+body+structure+for+electric+vehicle.">Lightweight design of carbon twill weave fabric composite body structure for electric vehicle.</a> Composite Structures. 97, 231-238 (2013).</li><li>Gay, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Composite Materials: Design and Applications. , (2014).</li><li>Poodts, E., Panciroli, R., Minak, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+rules+for+composite+sandwich+wakeboards.">Design rules for composite sandwich wakeboards.</a> Composites Part B: Engineering. 44 (1), 628-638 (2013).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ASTM D7264. Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials. , (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ASTM D2344. Standard Test Method for Short-Beam Strength of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates. , (2015).</li><li>Rondina, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+full+carbon+wheels+for+sport+cars+with+high-volume+technology.">Development of full carbon wheels for sport cars with high-volume technology.</a> Composite Structures. 192, 368-378 (2018).</li><li>Sodena, P. D., Kaddourb, A. S., Hinton, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recommendations+for+designers+and+researchers+resulting+from+the+world-wide+failure+exercise.">Recommendations for designers and researchers resulting from the world-wide failure exercise.</a> Composites Science and Technology. 64, 589-604 (2004).</li><li>Zenkert, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Introduction+to+Sandwich+Construction.">An Introduction to Sandwich Construction.</a> Engineering Materials Advisory Services Ltd. , (1995).</li><li>Barbero, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Finite Element Analysis of Composite Materials Using AbaqusTM. , (2013).</li><li>Hashin, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Failure+Criteria+for+Unidirectional+Fiber+Composites.">Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites.</a> Journal of Applied Mechanics. 47 (2), 329-334 (1980).</li><li>Yu, W. J., Kim, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+Tapered+FRP+Beam+for+Automotive+Suspension+Leaf+Spring.">Double Tapered FRP Beam for Automotive Suspension Leaf Spring.</a> Composite Structures. 9, 279-300 (1988).</li><li>Shokrieh, M. M., Rezaei, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+and+optimization+of+composite+leaf+spring.">Analysis and optimization of composite leaf spring.</a> Composite Structures. 60, 317-325 (2003).</li><li>. Composite leaf springs: Saving weight in production Available from: <a target="_blank" href="https://www.compositesworld.com/articles/composite-leaf-springs-saving-weight-in-production-suspension-systems">https://www.compositesworld.com/articles/composite-leaf-springs-saving-weight-in-production-suspension-systems</a> (2014)</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Tablo 1' den, Bütün sandviç ise tek laminas simetrik, olmadığını fark edilmektedir. Her iki en az olması gerekliliği nedeniyle bu sayı plies, teknolojik en az ve istenilen mekanik özellikleri.
Bir yanda, Bölüm işaretlenmiş 1/1b, 2, 3 Şekil 7 ' de genel olarak mekanik özellikleri, yüksek mukavemetli takviye tek yönlü kat yönünü onları arasındaki temel fark olmak sorumlu. A, B, C ve D süspansiyon sistemleri ve yaprak yay varlığı nedeniyle yolcuların koltuk konsantre yükleri hesaba katmanız için değiştirilmiş olarak diğer tarafta bölümleri işaretledim.
Kompozit kasa çözümlemesi için kullanılan sonlu elemanlar modeli bir kabuk topolojisini temel alır. Onlar ince duvarlı organları sağlam öğeleri daha önemli ölçüde daha basit kafes ile bükme sertliği yakalama eğilimi olarak kabuk kompozit yapılar, çoğaltılması için uygun bir seçenek öğelerdir. Öte yandan, sürekli kabuk veya katı öğelerine başvurmadan kalınlığında sandviç yapıları veya bölgelerde dik stres degradelerle modelleme zaman dikkate alınmalıdır; kabuk ve süreklilik kabuk öğeleri üzerinde karşılaştırmalı bir tartışma24,25sağlanır.
Statik analiz temel amacı sertlik ve güç yapısının gereksinimlerini karşıladığını denetliyor. Sertlik gerekleri doğrudan aracın her yük durumu altında deformasyon düzenlemeler sınırlar içinde olduğunu sağlayarak (yani, bulaşmak araç nüfuz işgalcilere oda). Yapının gücü değerlendirilmesi Hashin'ın hasar26 bileşik plies değerlendirmek dayanır; Yani, Hashin'ın parametreleri kesinlikle az 1 olmalıdır. Farklı zararlı modları bileşik Genel başarısızlık için katkıda bulunmak gibi laminant, birikimli hasar ölçüt kullanımı (Örneğin, Hashin'ın) tavsiye edilir; en fazla stres ölçüt metalik bileşenleri için uygun olabilir.
Edebiyat hafif bileşik yaprak yay tasarım optimizasyonu için çeşitli çözümler önerdi, ama bunların çoğu sadece bir tek tekerlek27,28 (hiçbir antiroll yeteneği) bağlanmak veya yalnızca infüzyon kalıp için uygundur teknoloji29(çift konik). Burada sunulan yaprak yay kısıtlanmış bir priori bir çift konik tasarım çözümü izin vermez ancak yüksek malzeme dayanıklılık ve güvenilirlik garanti süreci, laminasyon prepreg tarafından tasarımıdır.
Yaprak yay yenilikçi yönünü (Bahar ve antiroll bar) birinde iki bileşeni fonksiyonel entegrasyonu ve ana avantajı kitle azaltma. Ayrıca, önerilen analitik modeli sayesinde daha fazla kitle azaltmak ve hızlı set maksimum yük ve öteleme için en uygun geometri almak mümkündür.
Yerel gerilmeler ve uçak out olanlar, analitik modeli tarafından takdir edemez, sonlu elemanlar yöntemi tarafından değerlendirilir ve yaprak yay bileşik tek kat tuğla elemanları ile modellenmiştir. Bu çözüm hesaplama açısından mermileri kullanarak daha ağırdır ama, Hashin ile birlikte delaminasyon tahmin etmek için 3-b hatası ölçüt tarafından uçak yükler, yaprak bahar tasarımı önemli bir özelliği olan neden izin verir. Son olarak, yaprak bahar tasarımı için analitik ve sayısal modeller ölçekli bir yaprak yay deneysel bir testte tarafından doğrulanmış.
Çarpışma testi ile ilgili endişe, birkaç temsil etmiyor olsa da rulo kafes nispeten yüksek yerinden onun ön bar düzenine esas olarak atfedilir. Noncurved şeklini ve o, hiçbir eğrileri ile darbe yönü ile keskin bir açı yerleştirildiği akut yol için ayrı bir yapısal hedefi vardır rulo kafes şasi tarafından absorbe enerji çoğunu aktarmak için sorumlu . Bu nedenle, onun ek bölgeler koltuk üzerinde yükseltilmiş bir strese neden aracın arka için rulo kafes itti. Rağmen herhangi bir güvenliği potansiyel üzerine geliştirilmiş özellikleri, en az deformasyon monokok ve gerçeği hiçbir bileşen nüfuz/diğerleri delikli olduğunu açıkça bu aracın tasarımını kabul edilir yapmak, fark önemlidir Onun crashworthiness ile ilgili olarak güvenli.
Bu nedenle, bir bütün olarak aracın yapısal tasarım iletişim kuralında gösterdi geniş hesaplama için uyarlanmış yaprak yay ve bir monokok tasarımı için temel nerede malzeme kullanımı açısından optimize edilmiş kabul edilir ışık ve gelişmiş bir mekanik performans sunmak için. Ayrıca, sayısal bir çarpışma simülasyon test, araç yapısı en uygun enerjik verimlilik üzerinde aracın ortalama hızı dikkate alınarak bir tam-ön etkisi tarafından değişkenden ivme başarıyla dayanabilecek gösterdi.

Kara taşımacılığı için kullanılan bir güneş enerjili araç güneş bir arabadır. İlk güneş arabası 1955 yılında sunuldu: 12 selenyum fotovoltaik hücreler ve küçük elektrik motoru1oluşan bir küçük 15 inçlik modeli oldu. Bu başarılı gösteri beri büyük çabaları güneş sürdürülebilir hareketlilik fizibilite kanıtlamak için dünya çapında yapılmıştır.
Güneş araç2 tasarım ciddi enerji girişi normal koşullarda oldukça sınırlı arabaya miktarıyla sınırlıdır. Hiçbir araçları öncelikle güneş tarafından desteklenen ticari olarak mevcut olmasına rağmen bazı prototip kamu kullanımı için dizayn edilmiştir. Aslına bakarsan, Güneş araçları çok yaygın bir kullanımı özellikle maliyet, aralığı ve işlevsellik açısından geçerli sınırlarını verilen günlük yaşamda gibi görünüyor. Aynı zamanda, geçerli test cihazı, hem tasarım hem de üretim, genellikle Havacılık ve uzay, alternatif enerji gibi gelişmiş endüstriyel sektörlerde kullanılan teknoloji birleştiren düzeylerindeki yeni metodolojiler gelişimi için temsil eden ve Otomotiv. Buna ek olarak, çoğu güneş araçları güneş araba yarışları, blazoned olaylar tüm dünyada, katılımcıları ağırlıklı olarak üniversite ve araştırma her teknik sorun için en uygun çözümleri sunan araştırma merkezleri olan amacıyla inşa edilmiştir. Özellikle, (Örneğin, World Solar Challenge) en önemli yarışma organizatörleri bir strateji amaç mümkün olduğunca yakın aşırı bu araçların daha geleneksel getirmek için yarış düzenlemeler gelişimi benimseyerek taşıma anlamına gelir. Özellikle, hangi uzun yıllar sonra tek koltuklu araçlar vardı ve tasarlanmış cruiser Araçlar mümkün olduğunca çabuk, acil kategori rota seyahat etmek için yapılmış son zamanlarda tanıttı ve yolcu daha etkin taşıma için geliştirilmiştir.
Bu araçlar için teknik gereksinimleri bile daha sıkı hale gelmiştir. Aslında, sadece onlar maksimum enerji verimliliği garanti almak zorunda ama onlar da daha karmaşık mühendislik koşulları için farklı işlevleri bağlı uymanız gerekir. Örneğin, işgalcilere daha fazla sayıda taşıma olasılığı güvenlik ve drivability şartları garanti altına almak daha zor yapar. Çaba daha karmaşık genel bir kilo artış ve iç alanlarda düşürülmesi gerekir iken, bir çok daha büyük pil paketi, zor mekaniği konumlandırma yapmak eklemek için ihtiyaç nedeniyle yapılır.
Yeni bir tasarım felsefesi, farklı bir vizyon, malzeme kullanımı ve üretim de dahil olmak üzere yaklaştı gerekir. İlk olarak, en yüksek güç-ağırlık oranı üzerinde esaslı malzemeler seçilmelidir ve doğrudan bir sonucu, fiber karbon takviyeli plastikler ideal bir çözüm temsil eder. Ayrıca, belirli stratagems tasarımında uygulanması gerekir.
Bugünkü yazıda, onun monokok şasi, süspansiyon ve hatta bir hesaplama çarpışma testi gibi güneş aracın en önemli yapısal parçaların bazıları tasarlamak için kullanılan yordamlar tasvir edilmektedir. Son kapsam hızla en olası ağırlığıyla bir ticaret-off aerodinamik ve yarış kuralları ile güneş bir araç elde etmektir.
Belli ki, direnç ile ağırlık arasındaki oranı açısından en uygun malzeme için arama aracın prepregs otoklav kalıplama olan istihdam, teknoloji tarafından sınırlanır. Seçili yöntemleri açısından olanaklar sonlu bir dizi içinde kat tipoloji ve iş açısından en uygun malzeme seçimi hızlı belirlenmesi amaçtır. Aslında, aynı anda seçim bölümleri geometrik özellikleri, belirli malzeme ve uygun teknoloji kompozit malzemeler kullanarak tasarım anlamına gelir (sunulan durumda burada olduğunu, kararlı bir temanın, sık sık olur).
Birkaç ünlü uzun mesafe performans yarışmaları güneş elektrik araçları için üst sırası üniversite ve araştırma merkezleri, böyle hareket gelişimi için ana teşvik ajanlar içeren son on yıl içinde dünya çapında yapılmıştır teknoloji. Ancak, İttifak fikri mülkiyet sınırları ile bu araştırma alanında çalışan rekabet için bu konu hakkındaki bilgi difüzyon cidden sınırlayıcı bir faktördür. Bu nedenle, literatür güneş arabası tasarım hesaplarında kaç (ve bazen güncel olmayan) başvurular için bile, bu konuda dayalı tüm araştırmalar ne zaman anket için3, neden şimdiki gibi çalışmaların gerçekleştirilmesi önerilir.
Geliştirilmektedir aracın tasarım hangi yönünü bağımsız olarak, ortak bir amaç her zaman hedefleniyor: daha fazla enerji verimliliği ve kazanma. Onlar sadece mekanik (özellikle önemli olan çölde düzenlenen yarışmalar için istikrarı artırmak için aracın ağırlık merkezi düşürülmesi gibi temel alabilir gibi verimli tasarım değişiklikleri her zaman üstün teknolojileri üzerine dayalı değildir bölgeleri4 yan rüzgar nedeniyle5rüzgarlar) veya araç parçaları6ağırlığını azaltmak-hangi enerji tasarrufu7ilâ % 13,7 genel ağırlık azaltma elektrikli araçlarda yüzde 10'u sonucuna ulaşabilirse. Kapsamlı enerji yönetim stratejileri de genellikle ırk olaylar içinde en iyi performansı sağlamak için nerede maksimum hızı 130 km/h ve 800 km üzerinde son tek ücretleri heyecan verici cruiser sınıf otomobil8' elde edilebilir kullanılır.
Aracın aerodinamik5,9,10 ana yönleri kontrol edilebilir için katsayısı için bir azalma nerede sürüş sırasında hava ve pürüzsüzlük küçük direnç sağlamak önemli bir çalışmadır araba araba güvenli bir şekilde ve stabil yere, hatta daha yüksek hızları bağlı olduğu garanti altına almak için negatif tutulmalıdır Asansör katsayısı ve daha az enerji harcama süre taşımak izin verir.
Tasarlanmış olması için başka bir önemli parametresi genellikle konfor, istikrar ve güvenlik sağlayan tek amaçları ile normal araçlarda uygulanan süspansiyon sistemi ancak güneş arabalarda da ışık olmalıdır. Bu önemli yönü 199911 fiberglas yaprak yay içeren çalışmalar ve son zamanlarda, karbon fiber12 ile beri araştırdı, lades kemiği bağlantılar13oluşturmak için kullanıldığında, sadece kilo sağlamak için kanıtlamıştır azaltma aynı zamanda bir gelişmiş güvenlik faktörü. Çift Salıncaklı süspansiyonlar şüphesiz daha sık güneş araçları14' te kullanılan karbon fiber ile bunun için inşa enine bir yaprak yay azaltılmış yaylanmaz ağırlık daha basit ve daha hafif süspansiyon sistemiyle olduğunu çalışmada ödülün.
Kasa imalatı gelince, en önemli olan4,8 için bir vazgeçilmez tasarım kısıtlaması olan bir önemli performans avantajı vermek için yapılan karbon fiber monokok Yapı İnşaat kanıtlamıştır ,15 güneş arabası takım. Karbon fiber kullanımını aracın, icra etmek çok önemli yapısal bileşenler (ya da kasanın olduğu gibi aynı yapıya farklı bölümlerini) her biri en iyi bir miktar içinde katmanlı liflerinin bulunduğu araçlar oluşturmak takım izin hesaplanır yönler. Bunun için bu çalışmada, üç sayılık bükme testi ve interlaminar kesme gücü (ILSS) testi gibi deneysel testlerin özellikleri aracılığıyla değerlendirildi var malzeme standart.
İnşaat tedavi döngüsü sırasında boyutsal değişim sağlamak için genellikle vakum torbalama ve4 olan, onların sırası tam olarak çentikli yüksek yoğunluklu köpük veya alüminyum desenleri lamine karbon fiber kalıpları üzerinde kalıp otoklav ile yapılır. Sandviç yapıları (yani, lifler cilt ve bükme Direniş'e son derece düşük bir ağırlık taşıyan bileşik özniteliği için hizmet son derece hafif temel malzeme ile) tarafından parçaları çoğunluğu oluşturdu. Buna ek olarak, karbon fiber Ayrıca rezonans olayları12karşı daha yüksek titreşim güvenlik düzeylerini sunan için avantajlıdır.
Yolcu kazasında olaylarda Emanet tasdik amaçlayan, çarpışma testleri genellikle zaman alıcı ve hesapsız, deneysel ve yıkıcı testleri ile örnek araçlar içerir. Bilgisayar benzetimi crash test, nerede bu simülasyonlar farklı türde etkileri (Örneğin, tam ön, mahsup ön, yan etkisi ve rulo üzerinde) sırasında araç işgalcilere Emanet araştırmak büyük popülerlik kazanıyor bir son eğilim olduğunu . Bir yol araç ve sayısal modelleme yoluyla böylece fizibilite bir kilitlenme çözümlemesi gerçekleştirme önemi göz önüne alındığında, mevcut soruşturma güneş aracın her iki en fazla stres açısından en kritik alanların tespit hedefler ve deformasyon, bir hipotez geliştirme yapısının izin vermek için.
Bu vesile ile yürütülen güneş araçlarda sayısal çarpışma testi benzersizdir. Kaynakça araştırma ve bu yenilikçi güneş arabası yaklaşım için özel düzenlemeler eksikliği göz önüne alındığında, aracın ortalama hızı, katı bir engel üzerine etkisini dikkate alır bir uyum kabul edildi. Bunun için araç ve simülasyon (dahil olmak üzere ağ gözü Anayasa ve simülasyon Kurulum) geometri modelleme gerçekleştirdik farklı uygun yazılımı. Aracın yapısı için karbon fiber kullanımını da zaten bu cam fiber kompozitler, Elektrikli Araçlar16çarpışma testleri gibi diğer malzemelerin daha yüksek olmak kanıtlanmıştır crashworthiness davranışını haklı olduğunu.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>CFRP Twill 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>Honeycomb</td>
			<td>DuPont</td>
			<td>Nomex 9-14 mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal Testing Machine (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>Numerical computing Enviroment</td>
			<td>Matworks</td>
			<td>Matlab R2018a</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

structural design and manufacturing of a cruiser class solar vehicle

Kruvazör içinde uzun menzilli rekabet için tasarlanmış çoklu işgalci güneş araçlar vardır güneş yarışları (3.000 km üzerinde) bağlı olarak enerji tüketimi ve yükü arasında en iyi uzlaşma. Yarış'ın kuralları ile ilgili genel boyutları, güneş paneli boyutu, işlevsellik ve güvenlik ve şekli, malzemeler, aktarma organları, yapısal gereksinimleri için uygun olmalıdır ve mekanik tasarımcı takdirine olarak kabul edilir. Bu çalışmada, bir tam-karbon elyaf takviyeli plastik güneş aracın yapısal tasarım sürecinin en çok ilişkili yanları ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Özellikle, şasi, yaprak yay yapısal analiz ve çarpışma testi sayısal simülasyon Emanet kafes de dahil olmak üzere araç, laminasyon dizisi tasarımı için kullanılan iletişim kuralları anlatılmaktadır. Elyaf Takviyeli Kompozit yapıların tasarım metodolojisi karmaşıklığı mekanik özellikleri terzilik ve aracın toplam ağırlığı en iyi duruma getirme imkanı tarafından telafi olduğu.

Ana kasasının iş: İletişim kuralının nihai sonucu kat kitap olarak da adlandırılır laminasyon sırasıdır. Yük dağılımları ve bükme moment ve kesme kuvvet diyagramları tarafından basit katı mekaniği konuları belirlenebilir, ancak, önemli bir nokta iletişim kuralının gerçek malzeme özellikleri değerlendirilmesi iken. Aslında, çoğu yapısal Tasarımcısı tarafından gereken miktarları maddi data sayfasında bulunabilir bile, üretim aşaması ve diğer malzemeler ile etkileşim ham madde mekanik yanıt değiştirebilirsiniz. Bu bölümde, üç sayılık bükme ve ILSS testler için deneysel set-up (bkz Şekil 5) gösterilir. Bu testlerden ve sandviç laminas bükme gücünü değerlendirmek için bir alt limit Nomex core yamultma gücü için bulmak için mümkündür; temsilcisi stres-deplasman eğrileri Şekil 6 ' da bir dokuma için iki farklı yönelimleri laminat gösterilir. Ayrıca, ILSS burada sandviç laminant olur delaminasyon şasi kenarları içinde direnç belirlemek için önemlidir.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig5.jpg"> Şekil 5: mekanik testler. Bu paneller(a)mekanik testler üç sayılık bükme ve (B) ILSS gösteriyor. Yükleme koşulları ve numune'nın şekli gösterilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig6.jpg"> Şekil 6: tipik üç sayılık bükme test sonucu. Bu paneller (Aiçin) [0/90]n plies ve (B) [± 45]n plies tipik bir üç nokta bükme test sonuçlarını gösterir. Gerilmeler yük hesaplanan yük hücresi tarafından ölçülür ve deplasman test makinesinde gömülü dönüştürücü ölçülür. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 7' de, bölüm bölüm şasi kalıp üzerinde tanımlanmış laminasyon sıraları gösterilir. Laminasyon sıralarının ayrıntılı belirtimi Tablo 1' de listelenmiştir. Tablo yapılan üç aşamada işlem kür otoklav, sırayla en dıştaki lamina sonra Nomex çekirdek ve yapıştırıcılar ve iç lamina sonunda başlayan ayrılmıştır.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig7.jpg"> Şekil 7: tasarım sürecinin sonucu. Her alanda farklı bir iş ile karakterizedir. Sayıları ve renkleri şasi yapısı ayrılmıştır farklı bölgeleri tanımlamak, bkz: Tablo 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="5">Faz 1</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>Devamı.</td>
			<td>Sektör</td>
			<td>Açı</td>
			<td>n °</td>
			<td>Malzeme</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.1</td>
			<td>Küresel</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.2 (reinf)</td>
			<td>1</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>2</td>
			<td>90°</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>3</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>1B</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.3 (reinf)</td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>2</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.4 (reinf)</td>
			<td>B</td>
			<td>0°</td>
			<td>2</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, D, C</td>
			<td>90°</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, D</td>
			<td>90°</td>
			<td>2</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.5 (reinf)</td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>90°</td>
			<td>3</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>3</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 1.6</td>
			<td>Küresel</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">Faz 2</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">p = 1,5 bar; t = 2 h; T = 1110 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 2.1</td>
			<td>Küresel</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>Yapıştırıcı film</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 2.2</td>
			<td>1, 2, 3</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>Nomex 14 mm. 32Kg/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 2.3</td>
			<td>1B, D, 0</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>Nomex 9 mm. 32Kg/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 2.4</td>
			<td>Küresel</td>
			<td>/</td>
			<td>1</td>
			<td>Yapıştırıcı film</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">3. aşama</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.1</td>
			<td>Küresel</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.2 (reinf)</td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>3</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>90°</td>
			<td>3</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.3 (reinf)</td>
			<td>A, D</td>
			<td>90°</td>
			<td>2</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, D, C</td>
			<td>90°</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>B</td>
			<td>0°</td>
			<td>2</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3,4 (reinf)</td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>A, B, C, D</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>C</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>D</td>
			<td>0°</td>
			<td>2</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.5</td>
			<td>1B</td>
			<td>0°</td>
			<td></td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>3</td>
			<td>-45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>2</td>
			<td>90°</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>1</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>UNI M46J</td>
		</tr>
<tr>
<td>P 3.6</td>
			<td>Küresel</td>
			<td>+ 45 °</td>
			<td>1</td>
			<td>Saten T800</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: kasanın dizisi laminasyon. Bu tablo için Şekil 7' de tanımlanan şasi, farklı alanlarda iş tayini gösterir. Bu sırada yapılan üç farklı laminasyon döneme ayrılmıştır.
Şasi yapısı belirlendikten sonra bir titanyum rulo kafes yarış'ın kuralları20göre eklenir ve belirli sayısal bir bütün olarak aracın direnç ve çoğunlukla, saldırı nonstructural yokluğunda doğrulamak için testler parçalar işgalcilere karşı. Şekil 8, yön etkisi-eşdeğer statik yüklerin gösterilir ve Şekil 9 ' da karşılık gelen Deplasman haritalar değerlendirilebilir. Tam geometri çarpışma testi son doğrulama için kullanılırken bu aşamada, yalnızca şematik bir geometri hesaplama için kullanılır.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig8.jpg"> Şekil 8: Crash-eşdeğer statik yük yön. Düzenlemelere göre araç yapısı statik güç resimde gösterilen yönde 6 g toplam toplu süreleri eşit tarafından yüklenir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig9.jpg"> Şekil 9: hesaplanan talebiyle haritası. Bu şekil Şekil 8' de tanımlanan durumlarda hesaplanan talebiyle bir örneği gösterilir. Deplasman işgalcilere yakınlığı herhangi bir bölgesinde 25 mm daha düşük olması gerekir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Yaprak yay: Protokol anti-roll özelliği olan bir bileşik enine yaprak yay optimizasyonu sonuçtur. Tasarımı farklı özel gereksinimlerini karşılamak vardır: bir stres altında maksimum yük, belirli bir sertlik ve en az bir kilo için malzeme izin verilen bir. Tüm bu gereksinimleri karşılamak için bir en iyi duruma getirme analitik modeli sunulur. Modeli sayesinde hızla en uygun geometri ve kavramsal iş elde etmek mümkündür. Modeli doğruluğunu sonlu elemanlar yöntemi ve bir 1/5-terazi yaprak yay deneysel bir testte tarafından doğrulandı. Ölçekli yaprak yay çift destekli (ki 100 mm açıklıklı) merkezinde ve 1000 N her iki tarafı için de (ki 190 mm span) delikleri karşılık gelen yüklü. En iyi duruma getirilmiş geometri ve kat-kitap yaprak yay Şekil 10 ve Tablo 2, sırasıyla bildirdi.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig10.jpg"> Şekil 10: en iyi duruma getirilmiş yaprak yay geometrisi örneği. Bu şekilde sayısal model doğrulamak için kırık için test ölçekli yaprak yay geometrisini gösterilmektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig10large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="6">Otoklav kür</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="6">p = 6 bar; t = 2 h; T = 135 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>Devamı.</td>
			<td>Sektör</td>
			<td>Açı</td>
			<td>n °</td>
			<td>Kalınlığı</td>
			<td>Malzeme</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>mm</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>10 biter</td>
			<td>10 biter</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>0,23</td>
			<td>TW T300 200g/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tüm 200</td>
			<td>Tüm 200</td>
			<td>0°</td>
			<td>#</td>
			<td>1</td>
			<td>UD T1000 100gm/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Merkez 125</td>
			<td>Merkez 125</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>0,23</td>
			<td>TW T300 200g/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Merkez 175</td>
			<td>Merkez 175</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>0,23</td>
			<td>TW T300 200g/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tüm 200</td>
			<td>Tüm 200</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>0,23</td>
			<td>TW T300 200g/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Merkez 175</td>
			<td>Merkez 175</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>0,23</td>
			<td>TW T300 200g/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Merkez 125</td>
			<td>Merkez 125</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>0,23</td>
			<td>TW T300 200g/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tüm 200</td>
			<td>Tüm 200</td>
			<td>0°</td>
			<td>#</td>
			<td>1</td>
			<td>UD T1000 100gm/m ^ 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>10 biter</td>
			<td>10 biter</td>
			<td>0°</td>
			<td>1</td>
			<td>0,23</td>
			<td>TW T300 200g/m ^ 2</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 2: yaprak yay dizisi laminasyon. Bu tablo için yaprak yay farklı alanlarda iş tayini gösterir.
Analitik modele göre yaprak yay 12.2 mm maksimum deplasman var ve stres 970 MPa, sabit iki merkezi destekler arasında bükme en geliştirmek gerekir.
İçinde adım 2.7 iletişim kuralının açıklandığı gibi sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiş ve sonuçları Şekil 11' de raporlanır. Asıl yönde stres <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/58525/58525eq50.jpg"> asıl eksende yaprak yay dış yüzeyinde grafikte çizilir. Neredeyse span arasında sürekli ve eşit 922 MPa ve sonra doğrusal olarak yük uygulama noktası doğru azalır. Rağmen <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/58525/58525eq50.jpg"> kadar malzeme (1450 MPa) en yüksek derece sıkıştırma gerilim altında olmak, 3-b Hashin hata kriteri Şekil 10 gösterir bir bölge (kırmızı renkte) fiber uyulmaması sonucu meydana gelen ve 1 aşan bir başarısızlık dizini ile çizilen geometri ani bir değişiklik için dış UD ilişkili plies, neden kesinti çekirdek kat. Bu arada, FEM tarafından yük uygulama noktada hesaplanan deplasman 12.8 mm olduğunu.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig11.jpg"> Şekil 11: sayısal simülasyon yaprak yay sonlu elemanlar modeli üzerinde bükme. Bu rakam maksimum asıl stres ve Hashin hatası dizin açısından ölçekli yaprak yay FEM simülasyon sonuçlarını gösterir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig11large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Analitik ve sayısal modeller, yordam tarafından önerilen olarak güvenilirliğini doğrulamak için ölçekli yaprak yay deneysel olarak test edilmesi gerekiyor. Şekil 12, grafikte rapor sonuçları, 1,980 N (990 N her iki tarafı için), kırılma 15.1 mm maksimum deplasman ile önce en fazla bir yük gösterir. Bu nedenle, maksimum deplasman açısından analitik ve sayısal model hafife bu-19 tarafından -15 ve % %, anılan sıraya göre. İlginçtir, test edilmiş numune (Şekil 11) gözlenen başarısızlık modu ve hasar konumu sayısal modeli sonuçlar ile katılıyorum.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig12.jpg"> Şekil 12: dört maddelik deneysel test yaprak yay bir ölçekli modeli üzerinde bükme. Bu rakam ölçekli yaprak yay test kurulum ve yükleme-deplasman eğrisini gösterir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig12large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Crash Test: Sonlu elemanlar analizi araç davranış farklı kaza senaryolar altında anlamakta mühendisleri desteklemek için gerçekçi sonuçlar verebilir. Yerine koşma gerçek durum, daha zamanı verimli ve düşük maliyetli araba kazaları ANSYS gibi ticari yazılım kullanarak simüle etmek için. Mevcut sonuç nasıl bu simülasyonlar Otomotiv Mühendisliği topluma katkıda bulunabilir bir örnektir.
Discretized sonlu elemanlar model arabanın unsurları bir dizi ve düğümleri 79950 ve 79822, sırasıyla sundu. İlk bir koşulu olarak, bu nerede araç kinetik enerji azalmış bir 60 km/h etkisi hızı kabul yaklaşık 0.3 kişi ve iç enerji araba yapısı içinde içine dönüştürülen s (Şekil 13).
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig13.jpg"> Şekil 13: Crash test enerji grafikler. Bu paneller çarpışma testi(a)kinetik enerji ve (B) iç enerji enerji grafiği gösterir. Grafikler tipik enerji Cerayanlar kazasında olay sırasında tasvir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig13large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 14Aörnek stres haritadan araç bütünlük durumunu tespit edilebilir. Bir potansiyel olarak gevşetti rulo kafes bar, dekolmanı koltuk veya sürücü doğru direksiyon bar bile bir deplasman durumunda olacak gibi zarar yolcuların güvenliği belirlemek için büyük önem bu. Şekil 14B gösterildiği durumda en önemli talebiyle 95 mm aralığı içinde oluşur ve hem araba, şok nedeniyle ve koltuk için bağlı olan rulo kafes barlarda önünde ortaya çikmaktadir.
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58525/58525fig14.jpg"> Şekil 14: en fazla eşdeğer stres ve ön çarpışma testi sırasında maksimum deplasman tipik kontür Bu paneller (A) eşdeğer stres ve (B) deplasman göster. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58525/58525fig14large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Structural Design and Manufacturing of a Cruiser Class Solar Vehicle at JoVE.com

Structural Design and Manufacturing of a Cruiser Class Solar Vehicle

Bu çalışmada, plastik güneş araç monokok şasi, yaprak yay odaklanarak ayrıntılı ve bir çarpışma sırasında bir bütün olarak araç test bir tam-karbon elyaf takviyeli yapısal tasarım süreci çeşitli yönleri ile ilgili.

Yapısal tasarım ve üretim Kruvazör güneş araç sınıfı

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 ...

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.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Energy Methods

SCIENTISTS IN ACTION

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Termal Buharlaşma ve Atomik katman Biriktirme tarafından Record-verimlilik SNS Güneş Pilleri yapma

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Ultrasonik Yağlama üzerinde deneyler bir piezoelektrik destekli tribometre ve Optik profilometre kullanma

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Boya duyarlı güneş pilleri için Titanyum Dioksit Dijital Baskı

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

CH tek değerlikli katyon doping<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli Perovskit Güneş Pilleri için

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

Verimlilik ve fotovoltaik konsantre için cam (ADG) Fresnel Lens üzerinde akromatik eş fincan olma kapalı deneysel değerlendirilmesi

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster

100 KW sınıf uygulanan alan Magnetoplasmadynamic pervane

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate ...

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in Cu(In,Ga)Se2 Thin-film Solar Cells

Fabrication of Robust Nanoscale Contact between a Silver Nanowire Electrode and CdS Buffer Layer in CuIn,GaSe2 Thin-film Solar Cells

Gümüş Nanowire elektrot ve CD tampon katmanı arasında cu (ın, GA) se2 ince-film güneş pilleri arasında sağlam Nanoölçek temas imalatı

Silver nanowire transparent electrodes have been employed as window layers for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. Bare silver nanowire electrodes ...

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

Dijital Görüntü Korelasyonkullanılarak Kaynaklı Örneklerin Rezonans Yorulma Testinde Çatlak İzleme

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...