Σχεδιασμός και τοπολογική βελτιστοποίηση τροχού αυτοκινήτου κράματος αλουμινίου

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, ο ανταγωνισμός στην αγορά του αυτοκινήτου ολοένα και αυξάνεται όσον αφορά την οικονομία καυσίμου, εδικά για την κατηγορία των ελαφρών εμπορικών οχημάτων. Αυτό έχει δημιουργήσει για τις αυτοκινητοβιομηχανίες την αναγκαιότητα μείωσης του επιπέδου κατανάλωσης καυσίμου. Το βάρος του οχήματος είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν την κατανάλωση καυσίμου. Η ελαχιστοποίηση του βάρους των τροχών ενός αυτοκινήτου είναι πολύ πιο αποτελεσματική σε σχέση με την ελαχιστοποίηση άλλων σημείων του αυτοκινήτου. Ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός του τροχού θα πρέπει να βελτιστοποιηθεί λαμβάνοντας υπόψη θεμελιώδη χαρακτηριστικά, όπως η αντοχή και το βάρος. Στην παρούσα εργασία διερευνάται ο βέλτιστος σχεδιασμός ενός τροχού αλουμινίου χαμηλού βάρους, με τη χρήση του πακέτου τοπολογικής βελτιστοποίησης που παρέχει το πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων Abaqus. Η διαδικασία διαμορφώνει το προφίλ στην περιοχή των ακτινών του τροχού, για την επίτευξη μέγιστης αντοχής, με το χαμηλότερο δυνατό συνολικό βάρος. Η ανάλυση βασίζεται σε συγκεκριμένες πρότυπες δοκιμές που υπάρχουν και οι οποίες εξετάζουν την αντοχή του τροχού σε περιπτώσεις πρόσκρουσης ή ακραίων συνθηκών οδήγησης. Μελετάται η κατανομή των τάσεων Von Mises τόσο πριν όσο και μετά τη διαδικασία βελτιστοποίησης, επαληθεύοντας τα αποτελέσματα για τον τελικό σχεδιασμό.