Dissertação

{en_GB=Preliminary design and analysis of a chassis side beam for stiffness and crashworthiness of an electric vehicle} {} EVALUATED

{pt=Preocupações ambientais devido a carros de combustão interna estão a incentivar os construtores a construí-los elétricos. A maioria das baterias neste tipo de veículos são de ião-lítio, que em caso de derrame, pode causar ferimentos graves no passageiro. Considerando colisões laterais, que representam 15% a 40% de todos os acidentes com lesões, se apenas forem consideradas lesões graves e fatais, estes valores são aumentados em 50%. Para proteger passageiros e baterias e também desenvolver um componente capaz de integrar um chassis, este trabalho foca-se no projeto preliminar e análise de uma viga lateral do chassis para rigidez e resistência ao impacto. Tendo em conta a função da viga, foi realizada uma escolha criteriosa da liga de alumínio que irá integrá-la. Dois modelos robustos de Análise de Elementos Finitos são construídos, um que testa o desempenho à colisão, e outro certifica se a viga tem a resistência e rigidez necessárias para integrar o chassis. Esses modelos são inseridos num programa optimizador multi-objectivo baseado em algoritmo genético. Este programa sujeito a restrições não-lineares, procura o melhor desempenho ao impacto com postes e a viga mais leve. Esta ferramenta permitirá obter a viga optimizada, sem perdas de tempo no processo iterativo de desenho e cálculo. Neste programa adaptável a novas estruturas e aplicações, várias vigas com diferentes estratégias foram testadas. No final, uma viga multi-espessura com a secção transversal quadricular desalinhada foi escolhida. Esta solução supera vários requerimentos de projeto e apresenta o melhor compromisso entre peso e desempenho ao impacto com postes., en=Environmental concerns about internal combustion engine cars are pulling constructors to build them electric. The majority of the electric car power cells are lithium-ion batteries. In the event of battery leakage, lithium can cause serious injuries on the passengers' body. Regarding side collisions, that represent 15% to 40% from all injury accidents, if only serious and fatal injuries are considered these values are increased by 50%. To protect passengers and batteries and also develop a component capable of integrating a chassis, this work focuses in the preliminary design and analysis of a chassis side beam for stiffness and crashworthiness. Taking into account the beam's function, a judicious choice of the aluminum alloy that will integrate it, was carried out. Two robust Finite Element Analysis (FEA) models are constructed, one that test the crash performance and another that certifies that the beam has the strength and stiffness enough to integrate the chassis. These models are inserted in a multi-objective optimization program based on a genetic algorithm. This program searches for the best pole crash performance and the lightest beam, subjected to non-linear constraints. This tool will allow to obtain the optimized beam without losing engineering time in the iterative process of design and calculate. In this program, adaptive to new structures and purposes, several beams with different strategies were tested. Finally, a multi-thickness beam with a quadricular misaligned cross-sectional shape was chosen. This solution overcomes several project requirements and has the best commitment between pole crash performance and weight.}
{pt=optimização multi-objectivo, algoritmo genético, desempenho ao impacto com postes, rigidez, en=multi-objective optimization, genetic algorithm, pole crash performance, stiffness}

Novembro 29, 2018, 10:30

Orientação

ORIENTADOR

Luís Miguel Ouro Colaço

CEIIA

Especialista

ORIENTADOR

André Calado Marta

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar