Design optimization of front wheel rim for energy efficient car

• Autorzy: Wąsik M. , Skoberla R. , Szmajduch M. , Skarka W.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja obręczy przedniego koła energooszczęnego pojazdu wyścigowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the research was prepared the optimization of the front wheel rim parameters such like mass, geometrical shape and topology. The research is an answer for some needs occurred during preparation for the Shell Eco-marathon race. It was carried out as the part of the racing team Smart Power Urban Silesian University of Technology work. The study is basing on the authors developed method for conducting optimization research for such types of vehicles. The expected result it is the set of parameters for an optimal front wheel rim designed for the high energy efficient vehicles. Application in practice the results obtained in optimization should give a significant improvement in vehicles performance. Optimization was performed using advanced and high-efficient numerical tools based on the FEM analysis and connected with it optimization methods. With this approach it was possible to achieve satisfactory results, which are the basis for the development of technical documentation and manufacturing process.

PL

Niniejszy artykuł opisuje metodę prowadzonych badań mających na celu optymalizację przedniej obręczy wysoce wydajnego pojazdu elektrycznego, ze względu na parametry takie, jak masa, kształt czy własności wytrzymałościowe. Analiza była odpowiedzią na potrzeby, które wystąpiły podczas przygotowań do wyścigu Eco-Marathon i wykonana została w ramach zespołu Smart Power z Politechniki Śląskiej. Optymalizację przeprowadzono zgodnie z autorską metodą prowadzenia badań dla tego typu pojazdów. Celem optymalizacji było otrzymanie zestawu parametrów zapewniających spełnienie wymaganych kryteriów przy ogólnie przyjętej postacigeometrycznej i cechach materiałowych. Zastosowanie uzyskanych wyników w praktyce powinno zaowocować znaczącą poprawę osiągów. Optymalizację przeprowadzono przy użyciu zaawansowanych i wysokowydajnych narzędzi, opartych na analizę MES i związanych z nią metodami optymalizacji. Przy takim podejściu można było odzyskać zadowalające wyniki, które stanowią podstawę do opracowania dokumentacji technicznej i procesu technologicznego.

Słowa kluczowe

EN

optimization; FEM; energy efficient car; front wheel; efficient car

PL

optymalizacja; MES; pojazd energooszczędny; obręcz koła; układ jezdny; pojazd wyścigowy

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 3/107
• Strony: 107--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wąsik M.

• Machine Technology Department, Silesian University of Technology

autor

Skoberla R.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

autor

Szmajduch M.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

autor

Skarka W.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

Bibliografia

• [1] Reński A. Budowa samochodów. Układy hamulcowe i kierownicze oraz zawieszenia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2004.
• [2] Jeżewski W. Blok Cz. Mały podręcznik kierowcy. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1980.
• [3] Betzler J. W. Reimpell J. Podwozia samochodów: podstawy konstrukcji. Wyd. 4. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2008.
• [4] Kusiak J., Danielewska-Tułecka A., Oprocha P. Optymalizacja: Wybrana metody z przykładami zastosowań. Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2009
• [5] Stadnicki J. Teoria i praktyka w rozwiązywaniu zadań optymalizacji. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Warszawa 2006
• [6] Weise T., Global Optimization Algorithms – Theory and Application. 2009. http://www.it-weise.de/.
• [7] Michalewicz Z., Fogel D. B. Jak to rozwiązać, czyli nowoczesna heurystyka Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Warszawa 2006
• [8] Liu D.C., Nocedal J., On the limited memory BFGS method for large-scale optimization. Mathematical Programming, 45 (1989), s. 503-528,.
• [9] Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P., Numerical recipes in C. The art of scientific computing. Second edition. Cambridge University Press, Cambridge - New York - Port Chester - Melbourne - Sydney, 1992.
• [10] Kutyłowski R., 2004, Optymalizacja topologii kontinuum materialnego, Oficyna Wydaw. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [11] Bendsøe M. P., 1995, Optimization of structural topology, shape and material, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York.
• [12] Jacobsen J. B., Olhoff N., Ronholt E., 1997, Generalizad shape optimization of three-dimensional structures using materials with optimum microstructures, Report of Institute of Mechanical Engineering, Aalborg University, Dania.
• [13] Payten W.M., Law M., 1997, 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.
• [14] Rietz A., 2001, Sufficiency of a finite exponent in SIMP (power law) methods, Struct. and Mult. Optim., Vol. 21, s. 159–163.
• [15] Rozvany G.I.N., Zhou M., Birker T., 1992, Generalized shape optimization without homogenization, Struct. Optim., Vol. 4, s. 250–252.
• [16] Ramm E., Bletzinger K.-U., Reitinger R., Maute K., 1994, The challenge of structural optimization. Advances in Structural Optimization, w: Topping B.H.V., Papadrakakis M., Advanced in Structural Optimization. Proc. Int. Conf. on Computational Structures Technology, Ateny, s. 27–52.
• [17] Stolpe M., Svanberg K., 2001, On the trajectories of penalization methods in topology optimization. Struct. and Mult. Optim., Vol. 21, s. 128–139.
• [18] Chandrupatla T.R., Belegundu A.D., 1991, Introduction to finite element method in engineering, Prentice-Hall, London.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).