Aplicatii ale metodelor moderne in mecanica la studiul autovehiculelor

PREFATA

Este cunoscut faptul ca masa autovehiculului are influenta directa asupra consumului de carburant, iar acesta din urma are influenta asupra noxelor produse de catre motorul termic. De asemenea, masa autovehiculului influenteaza performantele generale ale acestuia, prin urmare, cu cat masa este mai scazuta, cu atat performantele cresc.

In ultimii ani, industria automobilelor a dezvoltat numeroase optimizari asupra autovehiculelor, avand ca obiective usurarea structurilor de rezistenta, elementelor de caroserie, componentelor de motor si transmisie, ornamentelor interioare si exterioare etc. Toate aceste obiective au rolul de a impacta in sens pozitiv capacitatile autovehiculului.

Pornind de la problemele actuale de poluare a mediului inconjurator, dar si cu avantajul imbunatatirii performantelor autovehiculului, in aceasta carte prezentam un studiu privind inlocuirea unor elemente din otel ale sistemului de remorcare utilizat pentru echiparea automobilului Audi Q5, in speta a carligului de remorcare, cu modele realizate din materiale alternative cu masa specifica diminuata in comparatie cu cea a otelului, si anume materiale compozite pe baza de fibra de carbon si aliaje pe baza de aluminiu.

Cartea este structurata pe noua capitole, iar in elaborarea acesteia se regaseste o bibliografie selecta in domeniile de rezistenta materialelor, materiale compozite si materiale neferoase.

In capitolul I se regaseste o ampla prezentare a materialelor compozite si a materialelor neferoase, clasificarea, proprietatile si domeniile de utilizare, punandu-se accent pe materialele utilizate in activitatile cercetarii experimentale.

In capitolul al II-lea se prezinta stadiul actual al cercetarilor in domeniul sistemelor de remorcare, rolul si clasificarea carligelor de remorcare, standarde si metode de validare.

In capitolul al III-lea este prezentat sistemul de remorcare studiat, dar si determinarea prin metode clasice de calcul a tensiunilor si deformatiilor aparute in sistem.

In capitolul al IV-lea este parcursa o alta modalitate de determinare a starii de tensiuni si deformatii din sistemul de remorcare, o metoda digitalizata pe baza teoriei de element finit.

Capitolul al V-lea este cel in care se realizeaza transferul de la notiunile pur teoretice catre cercetarile experimentale. Aici se prezinta metoda de determinare a tensiunilor din carligul de remorcare pe baza stiintei fotoelasticimetriei.

Capitolul al VI-lea debuteaza cu prezentarea aparaturii de testare, procedee de obtinere a epruvetelor din diverse tipuri de materiale, dupa care sunt prezentate comparativ rezultatele obtinute prin incercarea epruvetelor confectionate.

In capitolul VII se regaseste argumentarea selectarii celor mai avantajoase materiale pentru confectionarea carligelor de remorcare alternative. De asemenea, in acest capitol se prezinta tehnologiile de fabricatie si procesele adaptate fiecarui tip de material utilizat.

In capitolul VIII se prezinta intreg studiul experimental al sistemului de remorcare utilizand atat materialul initial (otelul), cat si materialele alternative pe baza de fibre de carbon si aliaje de aluminiu. Studiul consta in prezentarea procesului de testare, determinari experimentale atat asupra sistemului de remorcare ca si ansamblu, cat si asupra carligului de remorcare ca si component individual, compararea rezultatelor obtinute experimental cu diversele materiale, dar si solutii de optimizare. In finalul capitolului sunt concluziile cu privire la rezultatele obtinute in urma determinarilor experimentale.

Ultimul capitol contine o serie de subcapitole, printre care se regasesc compararea rezultatelor teoretice si experimentale obtinute, concluziile finale ale cartii.

In final se regaseste bibliografia atent selectata in vederea realizarii studiului din aceasta carte.

Autorii

CUPRINS

Prefata V

Notatii si abreviri VII

1. Materiale si sisteme inovative 1
1.1. Definitia, utilizarea si alcatuirea materialelor compozite 1
1.2. Proprietatile materialelor compozite 3
1.3. Utilizarea materialelor compozite 15
1.4. Concluzii privind materialele compozite 26
1.5. Evolutia aluminiului si aliajelor de aluminiu 27
1.6. Proprietatile aluminiului si aliajelor de aluminiu 28
1.7. Utilizarea aluminiului si aliajelor de aluminiu 33
1.8. Concluzii privind aliajele de aluminiu 43

2. Stadiul actual al cercetarilor in domeniul sistemelor de remorcare 44
2.1. Evolutia sistemului de tractare din cazul autovehicul – remorca 44
2.2. Structura sistemelor de remorcare 47
2.3. Varietati de sisteme de remorcare utilizate la autoturisme 49
2.4. Metoda de validare a sistemelor de remorcare 58
2.5. Documente normative de reglementare a materialelor si sistemelor de remorcare 61

3. Metode de analiza analitica a starii de tensiune si deformatie privind sistemul de remorcare 63
3.1. Prezentarea sistemului de remorcare luat in analiza 63
3.2. Starea de tensiuni si deformatii 65
3.3. Concluzii 79

4. Metoda elementului finit privind starile de tensiune si de deformatie ale sistemului de remorcare 81
4.1. Modelarea numerica a sistemului de remorcare 82
4.2. Discretizarea modelului si analiza cu metoda elementului finit 83
4.3. Extragerea rezultatelor tinta din soft 86
4.4. Concluzii 91

5. Fotoelasticimetria. Metoda optica de determinare a tensiunilor din carligul de remorcare 92
5.1. Introducere in fotoelasticimetrie 93
5.2. Modele de calcul pentru solicitari simple 95
5.3. Determinarea experimentala a tensiunilor 98
5.4. Compararea rezultatelor 103
5.5. Concluzii 105

6. Determinari experimentale ale starii de tensiune si deformatie pentru epruvetele din care sunt realizate carligele de remorcare 107
6.1. Aparatura si dispozitivele de testare 107
6.2. Materiale utilizate pentru epruvete, tehnologii de obtinere 110
6.3. Masa specifica a materialelor luate in studiu 115
6.4. Compararea rezultatelor epruvetelor solicitate la tractiune 116
6.5. Compararea rezultatelor epruvetelor solicitate la incovoiere 120
6.6. Concluzii 124

7. Cerinte tehnologice de realizare a carligelor de remorcare din otel, materiale compozite, aluminiu si aliaje de aluminiu 126
7.1. Itinerariul tehnologic al carligelor de remorcare din otel 126
7.2. Cerinte specifice tehnologiei de executie 129
7.3. Concluzii 134

8. Cercetari experimentale ale sistemelor de remorcare 135
8.1. Detalierea procesului experimental 135
8.2. Determinari experimentale asupra sistemului de remorcare 136
8.3. Determinari experimentale asupra carligelor de remorcare 138
8.4. Comparatii in determinarile experimentale 149
8.5. Solutii de optimizare a carligului de remorcare 152
8.6. Concluzii 153

9. Consideratii finale 155
9.1. Rezultate finale 156
9.2. Concluzii finale 158
9.3. Directii viitoare de cercetare 160

Bibliografie 162