Design optimization of composite front seat for lightweight electric vehicle

• Autorzy: Wąsik M.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja struktury kompozytowego fotela lekkiego elektrycznego samochodu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main idea of the research was to minimalize the mass of front seat for lightweight electric propelled vehicle. Available on the market lightweight seats adjusted for five point belts are designed mostly for sport cars where occur high accelerations and the safety requirements are very strict. For high efficient vehicle, it is not necessary to fulfill requirements for the FIA homologations and the lower strength requirements allow for mass reduction. The research is an answer for some needs in the high efficient lightweight electric vehicles area. The study is basing on the authors developed method for conducting laminates optimization. The methodology consists of hybrid algorithm that uses SIMPLEX and gradient method. Optimization has been conducted in three steps – free size optimization, ply bundle optimization and stack optimization. Three step optimization in comparison with single step optimization ensures higher optimization efficiency, better results and does not require further manual geometry changes. Altair HyperWorks software was used for the numerical analysis. The expected result it is the optimal set of laminate parameters of the composite seat including the strength and manufacturing constrains.

PL

Głównym celem badań było zminimalizowanie masy przedniego fotela kierowcy dla lekkiego pojazdu napędzanego elektrycznie. Dostępne na rynku lekkie fotele przystosowane do pasów pięciopunktowych są przeznaczone głównie do samochodów sportowych, w których ze względu na osiągane wysokie prędkości, wymagania dotyczące bezpieczeństwa są bardzo surowe. Dla miejskiego pojazdu nie jest konieczne spełnienie wymagań dotyczących homologacji FIA, stąd niższe wymagania wytrzymałościowe umożliwiają zmniejszenie masy. Gadania są odpowiedzią na niektóre potrzeby w zakresie wysokowydajnych lekkich pojazdów elektrycznych. Badanie opiera się na opracowaniu przez autora metod prowadzenia optymalizacji laminatów. Metodologia składa się z algorytmu hybrydowego, który wykorzystuje metodę SIMPLEX i gradient. Optymalizacja została przeprowadzona w trzech etapach - bezpłatna optymalizacja, optymalizacja pakietu warstw i optymalizacja stosu. Optymalizacja trzech kroków z porównaniu z jednoprocesorową optymalizacją dla lepszej efektywności optymalizacji, lepszych wyników i nie wymaga dalszej ręcznej zmiany geometrii. Do analiz numerycznych zostało zastosowane oprogramowanie Altair HyperWorks. Oczekiwanym rezultatem jest optymalny zestaw parametrów laminatu siedzenia kompozytowego, w tym wytrzymałości i ograniczeń produkcyjnych.

Słowa kluczowe

EN

high efficient vehicle; electric car; FEM; optimization; composite

PL

samochód wysokosprawny; samochód elektryczny; MES; optymalizacja; kompozyt

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 4/113
• Strony: 109--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wąsik M.

• Machine Technology Department, Silesian University of Technology

Bibliografia

• [1] Gedliczka A.: Atlas miar człowieka. Dane do projektowania i oceny ergonomicznej. Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, 2001 (in Polish).
• [2] University of Michigan Transportation Research Institute website database URL: http://mreed.umtri.umich.edu/mreed/index.html, access 15.07.2017.
• [3] Donnet J.B., Rebouillat S., Pang J.C.M.: Polimer vol. 40, 1999, pp. 7341-7350.
• [4] Bendsøe M.P.: Optimization of structural topology, shape and material, 1995, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York.
• [5] Payten W.M., Law M.: Optimising multiple load case structures using a self-organising density approach, Proceedings of WCSMO-2 (World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization), Instytut Podstawowych Problemów Techniki, Warszawa-Zakopane, 26-30 maja 1997, s. 133–138.
• [6] Rozvany G.I.N., Zhou M., Birker T.: Generalized shape optimization without homogenization, Struct. Optim., Vol. 4, 1992, pp. 250–252.
• [7] Stolpe M., Svanberg K.: On the trajectories of penalization methods in topology optimization. Struct. and Mult. Optim., Vol. 21, 2001, pp. 128–139.
• [8] Chandrupatla T.R., Belegundu A.D.: Introduction to finite element method in engineering, Prentice-Hall, London, 1991.
• [9] Wąsik M, Skarka W.: Design optimization of electric propulsion of flying exploratory autonomous robot. Transdisciplinary lifecycle analysis of systems. Proceedings of the 22nd ISPE Inc. International Conference on Concurrent Engineering, July 20-23th, 2015. Ed. by Richard Curran, Nel Wognum, Milton Borsato, Josip Stjepandić and Wim J.C. Verhagen. Amsterdam: IOS Press, 2015, s. 367-376, bibliogr. 26 poz. (Advances in Transdisciplinary Engineering; vol. 2 2352-751X).
• [10] Wąsik M, Skarka W.: Optymalizacja kompozytowych elementów konstrukcyjnych autonomicznego robota latającego, Inżynieria Maszyn, Rok 21, Zeszyt 1, Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT, Wrocław, 2016, s. 59-68.
• [11] Wąsik M, Skarka W.: Aerodynamic Features Optimization of Front Wheels Surroundings for Energy Efficient Car, Transdisciplinary Engineering: Crossing Boundaries Proceedings of the 23rd ISPE Inc. International Conference on Transdisciplinary Engineering October 3–7, 2016. Nel Wognum, Milton Borsato, Margherita Peruzzini, Josip Stjepandić and Wim J.C. Verhagen. Amsterdam: IOS Press, 2016.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).