SUPERVISOR
Mohsen Esfahanian,Reza Tikkani
محسن اصفهانیان (استاد راهنما) رضا تیکنی (استاد مشاور)
STUDENT
Hamidreza Sadeghi
حمیدرضا صادقی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Class A vehicle Chassis and body design with dynamic analysis and simulation of rollover test
To have an optimal car on the current world's situation, Design and construction of mini vehicles (Class A) are main suggestions of Automotive Engineers. The reason of this suggest is the suitable price and less environmental pollution and traffic than other vehicles. Due to said problems in Iran and the lack of a proportional national vehicle, the need to design and build a Class A vehicle that can help resolve problems is feeling extremely. After design and reach to a general plan of vehicle chassis and body to better performance of this car, some tests envisage on different parts of the car. Static, dynamic and some crash tests on the chassis and body are cases, used to certify, validate and identify its strength and weakness. In the first, the purpose of this thesis is the optimal design of a Class A chassis and body, based on general directives. Secondly, by performing static test depend on the weight and dynamic test caused by bumps, review the performance of chassis and body that are designed. With this work and to achieve the relative safety of designed chassis and body, in fact, the plan will be certify. It is important that before performing dynamic test, to have dynamic characteristics of Class A vehicle, modal analysis be done. Providing Chassis designed have good performance in static and dynamic tests, the rollover as an important road accidents will be simulated and the performance of the body under this simulation, will be surveyed. The remarkable thing about the design and optimization of the class A vehicle chassis and body is the amount of weight. In fact, in every steps of design and optimization, vehicle weight should be considered as the first and most important product system requirements. After the designed class A vehicle chassis and body according to standards, methods and models, the dynamic analysis was done. In the first analysis, chassis and body is not able to pass the tests. After the optimization of class A vehicle chassis and body, this work was done again. With increasing the thickness and removing sharp points as an Optimization methods, class a vehicle passed all dynamic tests successfully.In the last part of the thesis, rollover test simulated and this test for Modified model was done successfully.Sine half- pulse, simple step and simple pit was used for dynamic tests stimulation. Method that used for simulation of class A vehicle rollover test is FMVSS216 American standard.For Modal analysis, dynamic stresses caused by external loaded and simulation of rollover test designed class A vehicle chassis and body, Abaqus finite element software is used. This software using static and dynamic solvers. The solver used in this thesis, is dynamic method. For Kinetic analysis and reach to created forces by external loaded to the suspension attachment points to chassis and body Adams software is used. It should be noted that to achieve correct results in Abaqus software, mesh sensitivity and energy balance in all analyzes have been considered, although detail is ignored in the thesis. Key Words:Class A Vehicle, Chassis and Body Design, Dynamic Analysis, Modal Analysis, Rollover Test.
یکی از پیشنهادهای اصلی مهندسان خودروساز جهت برخورداری از یک خودروی بهینه در وضعیت کنونی جهان، طراحی و ساخت خودروهای مینی (کلاسA ) است. دلیل این پیشنهاد را میتوان قیمت مناسب این دسته از خودروها، معضلات ترافیکی کنونی و آلودگیهای زیستمحیطی کمتر آنها نسبت به سایر خودروها دانست. اخیرأ در کشور ایران نیز به دلیل بروز مشکلات گفته شده و عدم وجود یک خودروی ملی، نیاز به طراحی و ساخت یک خوروی کلاس A که بتواند به رفع مشکلات موجود کمک کند به شدت احساس میشود. پس از طراحی و رسیدن به یک طرح کلی از شاسی و بدنه خودرو، بهمنظور عملکرد بهتر تحلیلهای متنوعی روی قسمتهای مختلف آن انجام می شود. تحلیلهای استاتیکی و دینامیکی همچنین شبیهسازی و انجام انواع آزمونهای تصادف روی شاسی و بدنه خودوها از انواع روشهایی است که در جهت تصدیق، صحهگذاری و شناسایی نقاط ضعف و قوت آنها مورد استفاده قرار می گیرد. هدف دنبال شده در این پایان نامه این است که در مرحله اول بر اساس معیارها و دستورات کلی، یک طرح مطلوب از شاسی و بدنه یک خودروی کلاس A بهدست آورده و در مرحله دوم، با انجام تحلیل استاتیکی ناشی از وزن و تحلیل دینامیکی ناشی از عوامل تحریک بیرونی مانند جاده، عملکرد آن بررسی شود. با این کار و با رسیدن به یک اطمینان نسبی در خصوص ایمنی شاسی و بدنه طراحیشده، در واقع طرح خود را تصدیق کردهایم.گفتنی است که قبل از انجام تحلیل دینامیکی، تحلیل مودال سازه انجام میگیرد تا از مشخصات دینامیکی آن اطلاع حاصل شود. در صورت عملکرد مطلوب شاسی و بدنه طراحیشده در آزمونهای استاتیکی و دینامیکی، آزمون واژگونی خودرو بهعنوان مهمترین آزمون تصادفات جادهای نیز شبیهسازی و عملکرد بدنه در این زمینه بررسی میشود. نکته قابل توجه در خصوص طراحی و بهینهسازی شاسی و بدنه خودروی کلاس A میزان وزن آن میباشد. در واقع در هر قسمت از طراحی و بهینهسازی باید وزن خودرو به عنوان اولین و مهمترین الزام سیستمی محصول مد نظر قرار بگیرد. پس از طراحی شاسی و بدنه خودروی کلاس A با توجه به استانداردها، روشها و نمونههای موجود، تحلیل دینامیکی آن انجام شد. در اولین تحلیل، شاسی و بدنه موفق به گذراندن آزمون نشد. پس از بهینهسازی شاسی و بدنه طراحیشده دوباره این کار انجام شد و در نهایت با افزایش ضخامت و از بین بردن نقاط نوکتیز بهعنوان راهکارهای بهینهسازی، شاسی و بدنه خودروی کلاس A کلیه آزمونهای دینامیکی را با موفقیت گذراند. در قسمت آخر پایاننامه نیز شبیهسازی آزمون واژگونی بدنه انجام و در نمونه تصحیحشده، این آزمون نیز با موفقیت به اتمام رسید. برای آزمونهای دینامیکی از تحریکات نیمپالس سینوسی، پله ساده و چاله ساده و برای آزمون واژگونی شاسی و بدنه خودروی کلاسA از روش گفتهشده در استاندارد FMVSS216 استفاده شده است. برای انجام تحلیل مودال، بررسی تنشهای دینامیکی ایجادشده ناشی از تحریکهای بیرونی و شبیهسازی تست واژگونی شاسی و بدنه طراحیشده خودروی کلاس A ، از نرمافزار اجزای محدود آباکوس استفاده شده است. روشهای حل در نرمافزار بهصورت استاتیکی و دینامیکی میباشد که برای انجام تحلیلهای این پایاننامه از حلگر دینامیکی آن استفاده شده است. برای تحلیل سینتیکی و رسیدن به نیروهای ایجادشده ناشی از تحریکهای بیرونی به نقاط اتصال سیستم تعلیق به شاسی و بدنه از نرم افزار آدامز استفاده شده است. لازم به ذکر است که برای رسیدن به نتایج صحیح در نرمافزار آباکوس، ، حساسیت به شبکهبندی و تعادل انرژی در انجام همه تحلیلها مد نظر بوده است، هرچند از بیان جزئیات آن در پایاننامه چشم پوشی شده است. کلمات کلیدی: خودروی کلاس A ،طراحی شاسی و بدنه، تحلیل دینامیکی، تحلیل مودال، آزمون واژگونی