23960

بهينه سازي سازه بدنه‌ي يك خودروي سواري براي آزمون تصادف از روبرو

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1399

1399/11/29

دكتر ابوالفضل خلخالي

مهندسي خودرو

يكي از علل اصلي مرگ ‌و مير انسان‌ها در سده گذشته تصادفات جاده‌اي بوده است. بر اساس بررسي‌هاي به‌عمل‌آمده، بخش عمده خسارت‌هاي جاني در تصادفات جاده‌اي مربوط به ‌تصادف از روبرو بوده است. به همين دليل آزمون¬هاي برخورد از روبرو از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. از سوي ديگر، با توجه به قوانين آلايندگي در دنيا خودروسازان به سمت افزايش بهره¬وري از توان موتور پيش رفته¬اند. در اين زمينه كاهش وزن سازه بدنه خودرو از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. يكي از روش¬هاي كاهش وزن و افزايش بهره¬وري، بهينه¬سازي سازه بدنه¬ي خودرو است. در اين پايان‌نامه ابتدا به آماده‌سازي مدل سه-بعدي سازه¬ بدنه¬ي يك خودروي سواري در نرم-افزار CATIA پرداخته شده است. سپس مدل سه‌بعدي خودرو در نرم‌افزار Hyper-mesh، المان بندي شده است. براي المان بندي اين مدل از المان‌هاي مربعي و مثلثي با ابعاد 5 و 10 ميلي‌متري مربع استفاده شده است. پس از انجام المان‌بندي كيفيت المان‌ها مورد بررسي قرار گرفته شود. پس از اطمينان از كيفيت المان‌ها، مدل وارد نرم‌افزار LS-DYNA شده است. ابتدا به سازه بدنه خودرو جنس و ضخامت اختصاص داده شده است. براي اين خودرو از چهار فولاد DC04، DC01، DP590 و SAPH440 استفاده شده است. براي انجام آزمون برخورد از روبرو نياز به استفاده از آدمك، كيسه هوا و كمربند ايمني استاندارد است. بدين منظور مدل آدمك مورد استفاده در اين پايان‌نامه با نتايج يك مقاله اعتبارسنجي شده است. اعتبارسنجي كيسه هوا نيز در اين پايان‌نامه انجام شده است. سپس تحليل¬هاي برخورد از روبرو با توجه به استاندارد ECE-R94 انجام شده است. با توجه به نتايج آزمون، قطعات با بيشترين تأثير در اين برخورد مشخص شده است. اين قطعات عبارت‌اند از: 1. قطعه داخلي گلگير 2. قطعه داخلي كاپوت 3. S-Rail خودرو 4. ركاب جانبي خودرو 5. ديواره آتش. سپس ضخامت اين قطعات به‌عنوان متغير طراحي براي بهينه‌سازي انتخاب شدند. تابع هدف طراحي در اين پايان‌نامه وزن سازه خودرو است. براي حل مسئله بهينه¬سازي از روش بهينه¬سازي گسسته تاگوچي استفاده شد و در اثر بهينه‌سازي انجام شده وزن خودرو 5 كيلوگرم كاهش داشته است.

1400/03/31

Optimization of vehicle body structure for frontal crash

2/18/2022 12:00:00 AM

One of the reason of human death in the last century is road accidents. frontal crash is important Because most damages happen at frontal crash. automakers most increase engine power to weight ratio Because of pollution laws in the world. Body Structure weight losses is a way to improve power to weight ratio. In this project, first, the vehicle body structure is modeled in CATIA software. vehicle 3D model is meshed in Hyper-mesh software. Square and triangular elements with dimensions of 5 and 10 mm2 have been used to meshing this model. The quality of elements is checked, After meshing the model. When quality of the elements is ensured, the model is imported to LS-DYNA software. material and thickness are assigned to the vehicle body structure. Four steels: DC04, DC01, DP590 and SAPH440 are used in this vehicle. Dummy, airbag and seatbelt’s model are needed for frontal crash simulation. Dummy used in this project has been validated with the results of an article. Airbag is validated too. Then frontal crash according to ECE-R94 standard is simulated by using LS-DYNA software. According to the test results, Important parts in this crash have been identified. Then the thickness of these parts were selected as the optimization variable. The optimization objective function in this project is the weight of the vehicle structure. Taguchi optimization method was used to solve the optimization problem. The weight is the selected model for front crash is 1150 kilogram and it lost 5 kilogram compared to the first model.

برخورد از روبرو , تاگوچي , شبيه سازي , بهينه سازي , اجزاي محدود

Frontal crash , simulation , optimization , finite elements