Ik ben bij Femto Engineering afgestudeerd op een lichtgewichtstudie van een geoptimaliseerd trailerchassis conceptontwerp met behulp van simulatiegedreven ontwerpprincipes. Simulatieresultaten werden direct gebruikt om het ontwerp in de conceptuele fase vorm te geven, waardoor simulatie een integraal onderdeel werd van het ontwerpproces. In deze post wil ik graag de resultaten van mijn werk met jullie delen en de tools & methoden die zijn gebruikt om deze resultaten te verkrijgen.

Ontwikkel lichter, ontwikkel beter

Voor deze opdracht werkte ik samen met een klant van Femto Engineering, gespecialiseerd in de productie van containers en opleggers. Het doel van het onderzoek was om de klant een conceptontwerp te presenteren van een trailerchassis dat in staat is om een 20ft tanker te vervoeren, maar met aanzienlijk minder gewicht in vergelijking met een baseline chassis.

Gebruikte oplossing

Simcenter 3D met de lineaire NX Nastran solver van Siemens PLM Software werd gebruikt voor dit lichtgewichtproject. Simcenter 3D was een logische softwarekeuze omdat het CAD- en CAE-functies samenbrengt in één platform. Dit vergemakkelijkt het iteratieve proces enorm, omdat het voor ingenieurs heel gemakkelijk en intuïtief is om heen en weer te schakelen tussen het modelleren van geometrie en het uitvoeren van analyses.

Onderzoek van de basislijn

De ontwikkeling van de conceptoplegger begon met het bepalen van de relatie tussen de torsiestijfheid van het basischassis van de oplegger en de torsiestijfheid van de tankcontainer. De video hieronder toont de verplaatsingen in het basischassis na de torsiebelasting. Vervolgens heb ik het basischassis gesimuleerd met zes belastingsgevallen om de spanningsontwikkeling in het chassis tijdens de werkelijke bedrijfsomstandigheden te bestuderen en zo volledig te begrijpen hoe het chassis wordt belast. Het onderzoek toonde aan dat het chassis tijdens de bedrijfsomstandigheden voornamelijk op verticale doorbuiging werd belast. Onderstaande video toont de spanningen op de zwanenhals van het basischassis tijdens het statische belastingsgeval.

De resultaten

Na een grondige beoordeling van de simulatieresultaten werden een aantal criteria vastgesteld waarop ik vier conceptontwerpen heb gebaseerd. Elk concept vertegenwoordigt een andere ontwerpbenadering. Na bestudering van de resultaten op het gebied van algemene prestaties, werd één concept gekozen dat een vermindering van 22% in massa liet zien ten opzichte van het basischassis. Maar nog belangrijker is dat het gekozen concept ook een algemene verbetering van het mechanisch gedrag vertoonde in vergelijking met het basischassis. Het ontwerp van het concept-chassis is te zien in onderstaande afbeelding.

het lichter maken gaat door

Ron van Marel, de nieuwe automotive stagiair van Femto, zal mijn lichtgewicht inspanningen verrijken met een duidelijker beeld van de baseline trailer door meer simulaties uit te voeren van verschillende (combinaties van) belastingsgevallen. Belastingsgevallen zoals remmen, bochten nemen of een verkeersdrempel nemen. Verder zal hij de functie van de middensectie van de oplegger (tussen de langsliggers van de oplegger) onderzoeken. Ook het kingpin gebied van de oplegger zal worden onderzocht met als doel nog meer gewicht te reduceren.

Elk jaar biedt Femto Engineering studenten de kans om hun technische kennis verder uit te breiden door uitdagende stageplaatsen aan te bieden. Aarzel niet om te informeren naar de mogelijkheden die wij jou kunnen bieden!

Kom in contact