تقویت بدنه خودرو با کمک اجزای کامپوزیتی

خبرگزاری ایسنا

به گزارش ایسنا، سخت‌گیرانه‌تر شدن استانداردهای ایمنی و نیاز به استفاده از سازه‌هایی با عملکرد بهتر در تصادفات در بدنه خودروها از یک‌ سو و جهت‌گیری خودروسازان برای سبک‌تر کردن سازه خودروها و جلوگیری از افزایش وزن جهت کاهش مصرف سوخت و بهبود راندمان وسایل نقلیه از سوی دیگر، زمینه را برای جایگزینی سازه‌های سنگین‌ قدیمی با نمونه‌های سبک با شکل هندسی پیشرفته‌تر و ظرفیت بالاتر برای جذب انرژی حین بارگذاری فراهم کرده است.

امروزه تیرهای جدار نازک کلاهی شکل به دلیل سبکی، استحکام و ویژگی‌های جذب انرژی مناسب و سهولت در شکل‌دهی و مونتاژ به کمک نقطه‌جوش در خط تولید، به طور گسترده در بخش‌های اصلی بدنه خودروها مانند ستون وسط، رکاب و ریل سقفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در عین حال، دستیابی به راهکارهایی جهت تقویت و افزایش مقاومت چنین سازه‌هایی با رعایت محدودیت‌های وزنی، به چالشی جدید تبدیل شده است.

در این پژوهش که در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد مهندس نیما زاهدان در رشته مهندسی مکانیک (طراحی کاربردی) با راهنمایی دکتر حامد احمدی و با مشاوره دکتر غلامحسین لیاقت از اعضای هیأت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس انجام شد، ارتقاء عملکرد تیرهای جدار نازک کلاهی شکل تحت بار خمشی با استفاده از تقویت کننده‌های داخلی فلزی و یا کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت.

در مرحله اول، سه نمونه از تیرهای تقویت شده تمام فلزی با شکل‌های متفاوت سطح مقطع در بخش تقویت کننده در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شد و تحت بارگذاری خمش سه نقطه به صورت شبه استاتیک و ضربه جانبی مورد آزمایش قرار گرفتند. این آزمون‌ها به کمک مدل‌سازی عددی در محیط نرم‌افزار LS-DYNA شبیه‌سازی شده و مطابقت داده‌های حاصل از شبیه‌سازی عددی با نتایج تجربی بررسی شده است. پس از صحت سنجی مدل‌سازی‌های عددی، با انجام مطالعات پارامتریک و نیز بهینه‌سازی‌های تک هدفه و چند هدفه سطح مقطع با استفاده از الگوریتم ژنتیک، تلاش شده به بهترین حالت برای تقویت سازه مذکور دست یافته شود.

به نقل از دانشگاه تربیت مدرس، همچنین با بکارگیری تیرهای ارتقایافته در سازه رکاب مدل عددی یک خودروی کامل و شبیه‌سازی برخورد از کناره، میزان بازدهی نتایج در یک سناریوی تصادف سنجیده شد. در مرحله بعد، سه نمونه‌ از تیرهای تقویت شده به کمک کامپوزیت، با بهره گیری از تجربیات به دست آمده از عملکرد نمونه‌های فلزی و نیز اضافه کردن موارد جدید، در قالب سازه‌های مرکب فلز-کامپوزیت ساخته شد و به طور تجربی تحت بارگذاری خمشی شبه استاتیک و ضربه مورد آزمایش قرار گرفتند. پس از توسعه مدل‌سازی عددی برای شبیه‌سازی صحیح رفتار نمونه‌های مرکب، نتایج حاصل از تست نمونه‌های مرکب با عملکرد موارد تمام فلزی مورد مقایسه قرار گرفته و نتیجه‌گیری‌های نهایی ارائه شد.

تقویت بدنه خودرو با کمک اجزای کامپوزیتی