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Análisis numérico del comportamiento de la estructura de un Eco-Vehículo

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Publication date
2011-02
Defense date
2011-07-27
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El objetivo de este trabajo es el estudio del comportamiento de la estructura del Eco-Vehículo construido en el departamento de ingeniería mecánica de la Universidad de Coimbra. Dicho vehículo es diseñado y construido para participar en la competición Shell Eco-marathon. Esta competición, realizada entre universidades de todo el mundo, consiste en diseñar, construir y comprobar la eficiencia energética de los vehículos. El objetivo del Eco-Vehículo es realizar el máximo número de kilómetros usando la mínima energía posible. Tanto el diseño en CAD, como el estudio y análisis mediante elementos finitos han sido realizados con el programa ANSYS. Después de analizar todas las cargas a las que está sometida la estructura (peso del piloto, motor, chasis, accesorios, etc.) y las condiciones de contorno, se realiza el diseño del modelo en tres dimensiones. Una vez realizado el diseño CAD en tres dimensiones con elementos línea, se procede a la simulación y obtención de resultados para el comportamiento de la estructura sometida a cargas de "7g", "3g" y "2g". De esta manera, se obtiene la máxima carga que la estructura es capaz de soportar. Una vez calculada la carga máxima, se realiza la comprobación de la resistencia de las barras a pandeo para dicha carga. Finalmente se proponen algunos tratamientos u opciones posteriores para aumentar la resistencia de la estructura en los casos en los que no es capaz de resistir. Como parte complementaria a este estudio, se realizó un modelo CAD, en tres dimensiones con elementos 3D, de la estructura del Eco-Vehículo para observar la distribución de tensiones a lo largo de cada barra de una manera más precisa. Dicho trabajo se realizó con el programa ANSYS y tanto la simulación del modelo con elementos 3D, como el posterior estudio y análisis de resultados se deja propuesto como futuro trabajo. _______________________________________________________________________________________________________________________
The aim of this work is to study the behaviour of the Eco-Vehicle structure built at the department of mechanical engineering at the University of Coimbra. This vehicle is designed and built to participate in the Shell Eco-Marathon competition. The challenge of this competition, that gathers student teams from universities all around the world, is to design, build and test the energy efficiency of vehicles. The objective of the Eco-Vehicle is to run the farthest distance using the least amount of energy. Both the CAD design and the study of finite element analysis have been performed with the ANSYS program. After analyzing all the loads acting on the structure (pilot weight, engine, chassis, accessories, etc.) and the boundary conditions, the three dimension design model have been done, using line elements. Once the three dimension CAD model design is done, a simulation is performed to obtain the results when the structure is subjected to "7g", "3g" y "2g" loads. In this way, the maximum load that the structure resists is calculated. Also the buckling resistance at this maximum load has been checked. Finally, to increase the strength of the structure when loads applied are bigger than the maximum the structure is able to resist, some choices have been given; additional bars, post-treatments, etc. To complete the study of the structure, the CAD model of the Eco-Vehicle has been made, using three dimension elements, to observe an accurate stress distribution along each bar. The work is performed using ANSYS program. The 3D-element model simulation and further study and analysis, are proposed as future work.
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Keywords
Tecnología automovilística, Mecánica de sólidos, Método de los elementos finitos
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