دانلود مقاله کاربرد پلاستیک در صنعت خودرو

کاربرد پلاستیک در صنعت خودرو

بر طبق اطلاعات واصله ازمرکز تحقیقات و هماهنگی332  (SFB 332 ) که توسط گروه DFG تاسیس شده است ، کاربرد پلاستیک با بافت تقویت شده FRP در زمینه های مختلف صنعتی توسط چندین موسسه وابسته به دانشگاه آچن مورد تقیق و بررسی قرار گرفته است .

کاربرد مواد با بافت تقویت شده یکی از مراحل پیشرفت وسایط نقلیه

یکی از مورادی که در این تحقیقات بر آن تاکید شده است ، کاربرد این نوع پلاستیک در صنعت خودرو است .

این مقایسه ، بر اساس نتایج حاصله از تحقیقات SFB 332 جایگاه کنونی مطالعات و بررسی های انجام شده در مورد کاربرد این نوع پلاستیک در صنعت را نشان می دهد .

توجه اصلی به تحقیقات یاد شده ، معطوف به طراحی هایی با مواد دارای بافت تقویت شده ، در پیشرفت و توسعه وسایط نقلیه با استفاده از روش های عددی و تجربی است .

عوامل بالقوه کاربرد این موارددر صنعت خودرو ، در آینده ای نزدیک طراحی و تهیه خواهند شد .

حوزه وسیع و آزاد طراحی

ترکیبات مواد دارای بافت تقویت شده ،محدوده ای وسیع و آزاد از نظر طراحی و ساختار دارند .

خصوصیات مواد به کار رفته که در اندازه های متفاوت قابل تنظیم هستند .

نوع بافت ، مواد ماتریسی ، ساختار لایه ای و غیره  مهم ترین نقش را در کاهش وزن و سازه در مقایسه با محصولات فلزی دارند .

در تحقیقات SFB 332 کاربردهای متفاوت پلاستیک های دارای بافت قوی ، بر ازجای بدنه و قطعات خودرو فورد بررسی قرار گرفته است .

یافته های FRP در مورد این قطعات بر پایه یافته های طراحی فلزی موجود ، توسعه و گسترش یافت و طراحی های لازم انجام شده و نمونه های اولیه نیز ساخته شدند .

به منظور بهره برداری کامل از عوامل بالقوه مواد در طراحی مدرن و پیشبرد آن در صنایع خودرو ، استفاده از روش های آنالیز عددی ، امری اجتناب ناپذیر به نظر می رسد .

زمینه های کاربرد آنالیز عددی در SFB 332 از آنالیز ساختار فرعی تا طراحی کلی سیستم ، پیش رفت .

طراحی نمونه سازی در SFB 332

به منظور نمایش احتمالات موجود در FRB قطعات مورد نظر در طول دوره تحقیقات ، طراحی و نمونه سازی شدند .

از اطلاعات به دست آمده ، در طراحی قطعاتی متفاوت استفاده شد .

این مرحله شامل تمامی مراحل به هم پیوسته نظیر : طراحی تصویری ، شبیه سازی ، نمونه سازی و تهیه نمونه های آزمایشی طی دوره SFB بود .

همچنین ، نمایش کاهش وزن قطعه در مقایسه با قطعات ساخته شده برطبق استانداردهای موجود ، امکانپذیر بود.

نمونه هایی از این نوع قطعات را در ذیل معرفی کرده ایم .

طی سالهای 1987 تا 1988 ، قطعاتی از دستگاه سورتمه ، ماشین بافندگی و قسمت هایی از جلوبندی خوردو ساخته شدند .

تجزیه و تحلیل کامل شرایط کاربرد این قطعات ، شامل نیازهای دینامیکی بالا ، همراه با ایمنی بالا در زمان ایجاد ضربه و همچنین مزیت های خاص قطعات RFB ، باعث ایجاد تقاضاهایی در سطوح بالاتر شد (SFB 59) .

طی دوره بعدی از 1989 تا 1992 ، جلوبندی خودرو بهینه سازی شده و تعریف اولیه در مورد rim در طراحی CTS پایه گذاری و به صورت اصولی بررسی شد و میزان بارها طی انجام آزمون های انجام شده نشانگر نیازهای کاربردی لازم برای اندازه گیری قطعات بود .

استفاده از روش محاسبات عددی ، باعث مشخص شدن مناطق تحت فشار و بار زیاد و بهبود آنها شد (SFB 92)  .

 در سالهای 1993 تا 1995 دانش اصول ساختارهای کره ای برای نمونه سازی قطعات به کار می رفت و طراحی های متعددی در FRP صورت گرفت .

این موارد شامل : اکسل یک خودروی تجاری ، Shank bar و قطعات یک دستگاه اندازه گیری بود .

ساختار طراحی ها طی این دوره ، بر محاسبات عددی درخصوص سختی ، قدرت و واکنش قطعات در انبساط حرارتی متمرکر بود (SFB 95) .

 طی سال های 1996 تا 1998 تحقیقات و بررسی ها در خصوص در جانبی نوعی خودرو متمرکز بودند .

در مورد این قطعات متفاوت خودرو متمرکز بودند .در مورد این قطعات ، اندازه گیری بر پایه بارهای دینامیکی ، نقش مهمی را ایفا       می کرد .

طی دوره بهینه سازی در خودرو ، بالا بردن میزان بازده واکنش در برابر جذب انرژی در طراحی ساختار FRP سطح ، امری بسیار مهم بود .

برای حل این مسئله ، از روش های محاسبات هددی برای حصول به مشخصه های استاتیکی و دینامیکی قطعات استفاده شد .

طی دوره تحقیقات از سال 1999 تا 2000 مشکلات متعدد موجود در دوره های پیشین به تفصیل بررسی شد..

ساختار جلو بندی خودرو

یکی از اهداف تحقیقات در صنعت خودرو ، بهینه سازی ساختار جلوبندی خودروی سواری بوده .

ساختار ایجاد شده دارای توانایی بالقوه برای کامل شدن بوده و نتیجه آن توسعه ساختار ترکیبی برای جذب نیروی وارده بر شاسی است .

این ساختار برای جذب انرژی به هنگام تصادف به کار می رود و از آزمون های دینامیکی و آزمون های تصادف سر بلنرد بیرون آمده است .

ارزیابی عملکردی کل ساختار در سیستم Ira Proving ground انجام شده است .

ریم بالانس کننده تایر

مطالعات امکان سنجی برای تعیین تاثیر دو طرح مختلف بر یکدیگر مفاهیم تولید بر خواص عملکردی  و نیز بررسی مفاهیم ساختاری منجر به بهبود Rim چرخ یا سیستم  Conti Tire شد .

ساختار مارپیچی کامل و ساختار ترکیبی مارپیچی و پرس این ریم نیز تحت آزمایش قرار گرفتند 

ساختار مارپیچی کامل و ساختار ترکیبی مارپیچی و پرس این ریم نیز تحت آزمایش قرار گرفتند .

اکسل Cosch روش های مختلف تولید با هدف جایگزینی اکسل Coach فلزی با اکسل ترکیبات FRP بررسی شد .

این کار ، در نهایت با استفاده از ترکیب دو فناوری مارپیچی و نواری صورت گرفت .

از انجا که اکسل با بارها و فشارهای متفاوتی در تماس است عملکرد نیروها بویژه بر مدل های متفاوتی ازاکسل ،مورد آزمایش و ارزیابی قرار گفت.

سپس ، هر یک از انها برای فرایند تولید ویژه بدنه اکسل بهینه سازی شده و با استفاده از تحلیل FE اندازه گیری و برای عملکرد نمونه های پروتو تایپ ، مورد آزمایش قرار می گرفت .

در نهایت یک اکسل کامل به طور موفقیت آمیزی روی خودرو نصب شد.

درهای جانبی خودرو تجاری درهای خودرو جزو عناصری هستند که می باستی در ضربات جانبی و جلویی استحکام ساختاری خوبی را از خود نشان دهند .

طی دوره طراحی درها ، بررسی اولیه گسترده ای در خصوص ترکیبات ساختار FRP از لحاظ مفاهیمی ایمنی صورت گرفت و برای حصول به این هدف دو واژه متفاوت از FRP به صورت« ترموست » و « ترموپلاست » تعریف شد .

در شکل( شماره 5 ) مدل ترموپلاست ، طراحی فشرده نشان داده شده است PAT00 )).

نتایج تحقیقات در بکارگیری FRP در مورد موتور خودروها به شرح ذیل بیان شده اند : طراحی و آزمون FRP کاربرد موفقیت آمیز FRP در تعداد بسیاری از قطعات ، به نوع طراحی کاربرد ساختار نیرو بستگی دارد .

بنابراین ، طراحی قطعات FRPبا استفاده از تجزیه و تحلیل عناصر متناهی ، نقش مهمی را در طول دوره SFB ایفا کرد .

این امر به دلیل تو.سعه روز افزون سخت و نرم افزاری حتی در پایان دوره نیز در حال افزایش بود .

در این میان ، توصیف خواص مواد دارای قطبهای نا متقارن در علم شبه استاتیک و میزان بار از اهمیت بسزایی بر خوردار بود .

این گونه نتایج عددی ، همواره با نتایج آزمون مقایسه شده است .

طراحی استاتیک طراحی استاتیک FRP با به کارگیری روش تجزیه و تحلیل اجزای متناهی طی دوره SFB 332 مورد توجه قرار گرفت .وش های عددی این امکان را فراهم آورد که عوامل بسیاری را به همزمان و خودکار تغییر داده و عملکرد ویژه کل ساختار بهینه شود.

دستورالعمل تحلیل ساختار غیر خطی FRP ، با در نظر گرفتن رفتار مواد ، به طور قابل ملاحظه ای به عملیاتی بیشتر در مقایسه با تحلیل ساختار خطی نیاز دارد .

از جمله دلایل این امر ان است که مدلسازی ساختار غیر خطی به مراتب مشکل تر بوده و به روشهای حل مسئله نیاز دارد .

طی دوره طراحی درها ، برسی اولیه گسترده ای در خصوص ترکیبات ساختار FRP از لحاظ مفاهیم ایمنی صورت گرفت و برای حصول به این هدف دو واژه متفاوت از FRP به صورت ترموست و ترموپلاست تعریف شد.

همچنین ، مدت محاسبه به دلیل مراحل متعدد محاسباتی که هنگام ارزیابی رفتار طولانی مدت انجام می پذیرند ، بسیار طولانی است .

طراحی و آزمون بار – ضربه FRP روش های شکست دینامیکی FRP ( تخریب ضربه ) نقش مهمی در طراحی مواد جاذب انرژی داشت .

در این زمینه ، هر دو نوع رفتار خرابی و پس از خرابی اهمیت دارند .

توجه به خصوصیات ویژه FRP و نیز خواص مواد والیاف آنها را در شبیه سازی نیازمند استفاده از مدل های مواد دارای قطبهای متقارن بود .

نرم افزار LS-DYNA مدل های را ارئه می دهند که شخص را قادر می سازند تا خصوصیات لایه های متفاوت مواد را مورد برسی قرار دهد .

یکی از عوامل خرابی مدل و عدم توانایی مدلسازی لیه ای این است که مدل های مواد ، پس از طی دوره ای مشخص نیاز به کالیبره شدن دارند .

این یعنی ، ابتدا نمونه های تحت کشش و فشار به طور کامل مورد آزمون قرار گرفته و سپس با استفاده از شبیه سازی FE ، مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرند .

یک بار که مولفه های لازم تعیین شدند ، مدل های مواد کالیبره شده می توانند برای ساختارهای بزرگ تر مورد استفاده قرار گیرند (PAT 00).

در دوره SFB322 ابتدا زیر ساختارهای مربوطه تا هنگامی که تطابق بین آنالیز ساختارهای عددی وآزمون های اولیه حاصل شد ، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند .

سپس مدل های پیچیده تری از ساختار کامل مورد تجزیه قرار گرفته و در نهایت ساختار در ارتباط با محیط اطراف و با توجه به بهبود درهای جانبی مورد آزمون قرار گرفت .

به بیانی دیگر می توان نتیجه گرفت که ابتدا مدل های کوچک تر درهای جانبی طراحی شدند .

سپس مدل ها با یکدیگر ترکیب به شده و در نهایت درهای اصلی با توجه به نوع خودروها ، طراحی شدند .

مراحل آزمایشی متعددی در مورد آنالیز عددی درهای کناری خودرو انجام شد .

نتایج حاصله تحت نظارت رفتارهای شکست .

به صورت کمی و کیفی مورد ارزیابی قرار گرفتند .

برای ارزیابی رفتار ساختاری درهای جانبی نوع FRP سیستم های اندازه گیری کمی و کیفی نظیر سیستم کاهنده سرعت و سیستم کاهنده سرعت و سیستم تصویری سرعت بالا ،مورد استفاده قرار گرفتند.

یکی از انواع تجزیه و تحلیل در این زمینه ، آزمون Pole – impact بود .

مقایسه بین دو خودرو با درهای FRP و فولادی ، نشان می دهد که درهای FRP به طور قابل ملاحظه ای کوچک تر هستند که در نتیجه فضا برای سر نشین خودرو افزایش می یابد .

نکته قابل توجه در مورد درهای RFP رفتار ارتجاعی آنها طی آزمون های بارگذاری است .

پس از رسیدن به نقطه حداکثر INTRUSION و جذب انرژی قطب Intruding انرژی الاستیک ذخیره شده آزاد می شود و فضای بیشتری را به وجود می آورد .

قابلیت های کاربردی آتی کاربرد FRP در تولید انبوه آتی ، به پذیرش این فناوری در بازار صنعت خودرو بستگی دارد .

این امر به شدت تحت تاثیر قیمت ها و نحوه عملکرد این نوع مواد است .

به تازگی تولید کنندگان خورو دست به اقدامات چشمگیری در زمینه توسعه کاربردهای FRP در تولیدات انبوه خود زده اند .

یافته های آتی ،ثابت خواهند کرد که این مواد با توجه به نوع مزیت هایشان می توانند از ابتدای پیدایش تا کاربردهای انحصاری ، رشد کنند .

نخستین گارم شروع استفاده از FRP در بدنه خودرو ، به یافته هایی بستگی دارد که کل خودرو را در برمی گیرند .

به این ترتیب مشکلات ناشی از کاربرد ترکیبی قطعات FRP و قطعات فلزی بدنه کاهش خواهند یافت .

منبع : Auto Technology .

Vol 2 , Feb 2002 , PP 74-77