Návrh hliníkové kapoty Mercedesu třídy C

BcA. Zuzana ETTLEROVÁ

Master's thesis

Design of Mercedes C-class bonnet made of aluminium

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem nové konstrukce přední kapoty Mercedesu třídy C z hliníkové slitiny za účelem snížení její hmotnosti. Cílem je vytvořit novou konstrukci dosahující shodných nebo lepších dynamických a tuhostních vlastností v porovnání s původní ocelovou kapotou. Data potřebná pro vypracování této práce byla oficiálně poskytnuta vývojovým centrem společnosti MBtech se sídlem v německém Sindelfingenu. V rámci návrhu nové kapoty byly nejprve nastíněny současné trendy, technologie a materiály používané v oblasti výroby karoserií. Ve spolupráci s odborným konzultantem byla formulována kriteria pro posouzení mechanických vlastností kapoty s ohledem na požadavky běžně kladené na přední kapoty v automobilovém průmyslu. Následně byly prostřednictvím kriterií analyzovány vlastnosti původní ocelové kapoty. Další část práce byla věnována návrhu nové konstrukce s využitím topologické optimalizace a zpracování výsledků optimalizační úlohy. Pomocí konečnoprvkového systému MSC.Marc/Mentat, produktů firmy Altair (HyperMesh, Radioss, OptiStruct), systému Matlab a Rhinoceros byly vytvořeny 4 varianty nového návrhu. Po analyzování a modifikaci variant bylo stanoveno nejvhodnější řešení pro novou kapotu z hliníkové slitiny, u kterého byla provedena analýza možnosti promáčknutí pohledového plechu. Novým návrhem se podařilo snížit hmotnost o 37,5% při současném splnění všech zadaných kriterií.

Abstract:

This thesis is focused on design of a new structure of the Mercedes C-class front bonnet made from aluminum alloy to reduce weight. The aim is to create a new design with the same or better dynamic and stiffness parameters in comparison with the original steel bonnet. For the purpose of this thesis, original data were provided by computing department of MBtech company based in Sindelfingen, Germany. First part contains summary of the common and new trends, technologies and materials used in the design of the bodyworks. In collaboration with an expert consultant, there are formulated criteria for assessing mechanical attributes with respect to common requirements in automobile industry followed by the analysis of the original steel bonnet design. The next part of this thesis is devoted to the design of new structure using topology optimization and processing the optimization results. By using finite element system MSC.Marc/Mentat, Altair products (HyperMesh, Radioss, OptiStruct), Matlab and Rhinoceros software, four variants of the new design are created and analyzed and the most appropriate solution for a new aluminium bonnet is found. The new design of bonnet allows weight reduction of 37.5%, while meeting all specified criteria.

Keywords

kapota, topologická optimalizace, hliník, tuhostní výpočty

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2013

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2013
• Supervisor: Ing. Vítězslav Adámek, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Mechanics