02_KIT_Composite_Monocoque_Breinlinger - Altair University
02_KIT_Composite_Monocoque_Breinlinger - Altair University
02_KIT_Composite_Monocoque_Breinlinger - Altair University
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
Optimierung eines CFK <strong>Monocoque</strong>s.<br />
Philipp <strong>Breinlinger</strong>
Content.<br />
01<br />
<strong>02</strong><br />
03<br />
04<br />
05<br />
Motivation<br />
Historie<br />
Ziele<br />
Simulation<br />
Fertigung<br />
06<br />
Ausblick
Motivation.<br />
-Materialeffizienz bei beschleunigten und bewegten Massen<br />
- Auswirkungen einer Gewichtsreduzierung:<br />
- geringere Trägheit --> bessere Beschleunigung<br />
- Geringere Fahrwiderstände<br />
- Geringerer Energieverbrauch<br />
Bild: Crashbox<br />
3
Historie.<br />
<strong>KIT</strong>07 - <strong>KIT</strong>08<br />
Gitterrohrrahmen<br />
<strong>KIT</strong>11e - <strong>KIT</strong>12e<br />
Mischbauweise<br />
<strong>KIT</strong>13e<br />
CFK-<strong>Monocoque</strong><br />
++ Auslegung<br />
+ Kosten<br />
+ Steifigkeit<br />
0 Wartung<br />
0 Fertigung<br />
-- Gewicht<br />
++ Wartung<br />
+ Steifigkeit<br />
+ Gewicht<br />
0 Fertigung<br />
- Auslegung<br />
- Kosten<br />
++ Steifigkeit<br />
++ Gewicht<br />
0 Fertigung<br />
0 Auslegung<br />
- Kosten<br />
-- Wartung<br />
4
Ziele.<br />
- Optimierung<br />
- Lagenaufbau<br />
- Versteifungslagen<br />
- Auslegung --> Plybook<br />
- Simulation des geplanten Lagenaufbaus<br />
- Steifigkeitsanalyse<br />
- Festigkeitsanalyse<br />
- Validierung Torsionsprüfung<br />
5
Ziele.<br />
Gewicht<br />
Torsionssteifigkeit<br />
Reglement<br />
Lastkollektiv<br />
6
Modellaufbau - <strong>Monocoque</strong>.<br />
- Schalenmodell 2D<br />
- unwichtige Details entfernen<br />
- Automesh<br />
- Element Size 5mm<br />
- Mesh Type: mixed<br />
- Element Check<br />
- Netz spiegeln<br />
7
Modellaufbau - Verbindungen.<br />
- Konsolen 3D Solid<br />
- starkes Vereinfachen der<br />
Geometrien<br />
- starre Anbindung ans<br />
<strong>Monocoque</strong><br />
- flächige Krafteinleitung<br />
- Tetramesh<br />
- Element Size 3mm<br />
- Element Type: tetras<br />
- Querlenker als 1D-Modell<br />
mit Rigid-Verbindungen<br />
8
Modellaufbau - Lastfall.<br />
ACC<br />
BRAKE<br />
CORNER<br />
Krafteinleitung an<br />
Fahrwerkkonsolen<br />
Radnaben<br />
VA / HA<br />
neg./pos.<br />
TORSION<br />
Krafteinleitung<br />
Radnaben VA<br />
Radnaben<br />
HA<br />
9
Modellaufbau - Lastfall.<br />
ACC<br />
BRAKE<br />
CORNER<br />
Krafteinleitung an<br />
Fahrwerkkonsolen<br />
Radnaben<br />
VA / HA<br />
neg./pos.<br />
TORSION<br />
Krafteinleitung<br />
Radnaben VA<br />
Radnaben<br />
HA<br />
10
Modellaufbau - Material.<br />
- Material<br />
- HM UD-Gelege<br />
- Rohacell (geschlossenzellig)<br />
- Ply-Based<br />
- PCOMPP<br />
- Erstellen der Plies<br />
- Laminatdefinition<br />
- 0°/90°/+-45°<br />
- 5mm pro Ply CFK<br />
- 20mm Rohacell Kern<br />
- Laminate option: smear<br />
11
Modellaufbau - Material.<br />
Elementnormale<br />
Materialorientierung<br />
12
Modellaufbau - Material.<br />
Elementnormale<br />
Materialorientierung<br />
13
Optimierung - Free Size.<br />
- Response<br />
- Nachgiebigkeit: wcomp<br />
- Masse: mass<br />
- Objective<br />
- Nachgiebigkeit --> minimize<br />
- Optimization Constraint<br />
- Masse<br />
- upper Bound<br />
- Gewicht Gesamtmodell beachten<br />
14
Optimierung - Free Size.<br />
- Designvariable<br />
- Free Size<br />
- Restriktionen<br />
- LTMIN=1mm<br />
- LTMAX=25mm<br />
- BALANCE 45° & -45°<br />
- Control Card<br />
- OUTPUT, FSTOSZ<br />
45°<br />
-45°<br />
Rohacell<br />
0°<br />
90°<br />
15
Optimierung - Size.<br />
- Patches<br />
umgestalten<br />
- Designvariablen<br />
- Size (Lagendicken)<br />
- Restriktionen<br />
- PTMAN<br />
- Symmetrischer<br />
Aufbau<br />
- Control Card<br />
- OUTPUT, SZTOSH<br />
16
Optimierung - Shuffling.<br />
- Restriktionen<br />
- Pairing: +45°/-45°<br />
- Cover: 0°/90°<br />
- Core: Rohacell<br />
17
Optimierung - Ergebnis.<br />
3,0<br />
normierte massenspez. Nachgiebigkeiten<br />
2,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
0<br />
Nicht optimiert Free Size Size Shuffling 18
Fertigung.<br />
Vakuuminfusion<br />
der äußeren Lagen<br />
Verkleben der<br />
Schaumkerne<br />
Vakuumpressen der<br />
inneren Lagen<br />
Verkleben der<br />
beiden Formteile<br />
19
Fertigung.<br />
Vakuuminfusion<br />
der äußeren Lagen<br />
Verkleben der<br />
Schaumkerne<br />
Vakuumpressen der<br />
inneren Lagen<br />
Verkleben der<br />
beiden Formteile<br />
20
Fertigung.<br />
Vakuuminfusion<br />
der äußeren Lagen<br />
Verkleben der<br />
Schaumkerne<br />
Vakuumpressen der<br />
inneren Lagen<br />
Verkleben der<br />
beiden Formteile<br />
21
Fertigung.<br />
Vakuuminfusion<br />
der äußeren Lagen<br />
Verkleben der<br />
Schaumkerne<br />
Vakuumpressen der<br />
inneren Lagen<br />
Verkleben der<br />
beiden Formteile<br />
22
Vielen Dank!<br />
<strong>Monocoque</strong> <strong>KIT</strong>13c ohne FRH: 8,99 kg!<br />
Gewichtsersparnis gegenüber 2012: 24%!<br />
23
Change language