Reduction in strength requirements of material of the subframe of truck with independent suspension by topological optimization of the design and power scheme



Cite item

Full Text

Abstract

The paper describes application of the method of topology optimization on the basis of finite element modeling when design highly loaded parts of the chassis of the vehicle. The brief theoretical information on method of optimization based on the application of the concept of body with variable density is given and two popular formulations of the problem were considered: with objective function in type of minimum strain energy of deformation and with objective function in type of minimum mass. In first case, constraints on objective function are set in the form of a maximum usage percentage of the original volume of space design, and in the second case, restrictions on objective function are set in form of maximum allowable displacements and stresses in the elements of space design. An example of the synthesis of the power scheme of the front sub-frame independent suspension of the truck with a description of the estimated model is given. For the solution of optimization problems were selected five the most heavy-load modes of the frame. The figure is shown of the available layout space design for subframe. The result of solving the problem of topological optimization is subject to a geometrical interpretation in the form of separate parts and combining them into assembly units. The result is the design of the subframe, close to the truss type (without the elements, working in bending and shear). For the design was carried out verifying calculation of strength at the same five load modes. The analysis results show the strength of low operating voltage in parts of the subframe, due to the lack of significant stress concentrators and compliance of space topology of the sub-frame structure to solution of the problem of topological optimization. Low operating voltage allows to use as construction material of sub-frame the cheap steel with low strength properties. Thus, the use of topology optimization to create an optimal constructive-power circuits of highly loaded structures allows to reduce the demands on the material properties while improving the performance characteristics of the products - durability, stiffness and reduced mass.

About the authors

M. L. Shabolin

Bauman State Technical University

D. S. Vdovin

Bauman State Technical University

Email: vdovinsky@mail.ru
Ph.D.

References

  1. Горбунов А.Ю., Смирнов А.А. Анализ перспективных конструкций несущих систем грузовых автомобилей на примере патентов мировых производителей // Инженерный журнал: Наука и инновации. 2015. № 4(40). С. 3-13.
  2. Болдырев А.В. Топологическая оптимизация силовых конструкций на основе модели переменной плотности // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Том 13. № 1(3). С. 670-673.
  3. Гончаров П.С., Артамонов И.А., Халитов Т.Ф., Денисихин С.В., Сотник Д.Е. NX Advanced Simulation. Инженерный анализ. М.: ДМК Пресс, 2012. 504 с.
  4. Сысоева В.В., Чедрик В.В. Алгоритмы оптимизации топологии силовых конструкций // Ученые записки ЦАГИ. Том XLII. 2011. С. 91-102.
  5. Шевцова В.С., Шевцова М.С. Сравнительный анализ методов оптимизации топологии SIMP и Level Set (на примере реконструкции крыла стрекозы) // Вестник южного научного центра. 2013. Том 9. № 1. С. 8-16.
  6. Ch. Le, J. Norato and others. Stress-based topology optimization for continua // Structural and Multidisciplinary Optimization. April 2010. Volume 41, Issue 4, pp. 605-620.
  7. Горобцов А.С., Шурыгин В.А., Серов В.А., Дьяков А.С., Лаптева В.О., Макаров А.А. Разработка математической модели многоопорной транспортной машины для перевозки крупногабаритных неделимых грузов // Грузовик. 2014. № 11. С. 2-5.
  8. Горелов В.А., Комиссаров А.И., Мирошниченко А.В. Моделирование колесного транспортного средства 8×8 в программном комплексе автоматизированного анализа динамики систем тел // Международная научно-техническая конференция “Пром-Инжиниринг”. 2015. С. 221-225.
  9. Гончаров Р.Б., Рябов Д.М. Методика расчета нагрузок, действующих в направляющих элементах подвески автомобиля при преодолении препятствий // Известия МГТУ «МАМИ». 2015. № 3(25). Том 1. С.129-135.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2016 Shabolin M.L., Vdovin D.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».