Anàlisi del comportament dinàmic del conjunt llanta i pneumàtic

Abstract

El present treball es basa en l’estudi i l’anàlisi mitjançant Ansys d’una llanta de 20 polzades destinada a ser muntada en un cotxe. L’objectiu del treball és sotmetre a la llanta a les diferents càrregues a les que es veurà exigida pels diferents casos d’estudi considerats, efectuar les pertinents proves de fatiga segons normativa i veure que aquesta supera les simulacions realitzades per als materials seleccionats. Primerament, es fa una breu introducció sobre l’evolució històrica dels materials utilitzats en llantes i pneumàtics, les tendències futures i es plantegen els materials candidats per a l’anàlisi de la llanta. A continuació, es descriu el mètode dels elements finits i el programa utilitzat, Ansys. S’escull el vehicle model per al càlcul de les forces a les que es veurà sotmesa la llanta i es procedeix al càlcul d’aquestes. Amb les forces calculades, s’importa la llanta a Ansys, es defineixen i s’apliquen les càrregues, es defineixen els materials considerats prèviament i es realitzen les diferents simulacions pels diferents casos d’estudi. Amb les simulacions fetes, es decideixen aquells dos millors materials per a la llanta segons uns criteris definits amb anterioritat. Amb els dos materials decidits, es fan les simulacions de fatiga segons normativa. Finalment, es realitza un anàlisi topològic per tal de redissenyar la llanta i que aquesta millori els resultats obtinguts en les simulacions i es sotmet a la llanta redissenyada a les simulacions pertinents.

El presente trabajo se basa en el estudio y el análisis mediante Ansys de una llanta de 20 pulgadas destinada a ser montada en un coche. El objetivo del trabajo es someter a la llanta a las diferentes cargas a las que se verá exigida para los diferentes casos de estudio considerados, efectuar las pertinentes pruebas de fatiga según normativa y ver que esta supera las simulaciones realizadas para los materiales seleccionados. Primeramente, se hace una breve introducción sobre la evolución histórica de los materiales utilizados en llantas y neumáticos, las tendencias futuras y se plantean los materiales candidatos para el análisis de la llanta. A continuación, se describe el método de los elementos finitos y el programa usado, Ansys. Se escoge el vehículo modelo para el cálculo de las fuerzas a las que se verá sometida la llanta y se procede al cálculo de estas. Con las fuerzas calculadas, se importa la llanta a Ansys, se definen y se aplican las cargas, se definen los materiales considerados previamente y se realizan las diferentes simulaciones para los diferentes casos de estudio. Con las simulaciones hechas, se deciden aquellos dos mejores materiales para la llanta según unos criterios definidos con anterioridad. Con los dos materiales decididos, se hacen las simulaciones de fatiga según normativa. Finalmente, se realiza un análisis topológico con tal de rediseñar la llanta y que esta mejore los resultados obtenidos en las simulaciones y se somete a la llanta rediseñada a las simulaciones pertinentes.

The present work is based on the study and analysis using Ansys of a 20-inch car rim. The aim of the work is to subject the rim to the different loads for the different study cases considered, perform the fatigue tests according to the regulations and to see if the rim passes all the simulations performed for the selected materials. First of all, a brief introduction about the historical evolution and the future trends of the materials used in rims and tires is shown, and the candidate materials for the analysis of the rim are proposed. Next, the finite element method and the software used, Ansys, are described. The model vehicle for the calculation of the loads to which the rim will be subjected is chosen, and the calculation of all these loads proceeds. With all these loads calculated, the rim is imported into Ansys, the loads are defined and applied, the previous materials considered are defined and the different simulations for the different study cases are performed. With the simulations done, the best two materials for the rim are decided according to different criteria defined previously. With the two materials chosen, the fatigue simulations are performed according to regulations. Finally, a topological analysis is performed in order to redesign the rim and improve the results obtained in the simulations and the redesigned rim is subjected to the different simulations.