Shape optimization of a control arm for additive manufacturing with fiber reinforcement

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dc.contributor.advisorGonzález Estrada, Octavio Andrés
dc.contributor.advisorSierra Vargas, Alejandro
dc.contributor.authorChacon Santamaria, Paula Andrea
dc.date.accessioned2023-04-06T04:21:50Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-06T04:21:50Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractEl sistema de suspensión de un vehículo absorbe energía para mejorar las condiciones de conducción en terrenos irregulares, también apoya su carrocería y la protege contra daños. Algunos de los componentes que permiten el correcto funcionamiento del sistema son los brazos o tijeras de la suspensión. Este estudio tiene como objetivo determinar la distribución de tensiones de un brazo de la suspensión trasera de un vehículo tipo buggy, para realizar una optimización topológica de la pieza para ser producida por manufactura aditiva con refuerzo de fibra. Los procedimientos de optimización se complementan con la manufactura aditiva para crear piezas funcionales, reduciendo la cantidad de material utilizado. La geometría de la suspensión se modeló para encontrar las cargas aplicadas en el brazo a través de un análisis cinético. Como resultado, las cargas se obtuvieron en función del tiempo. De estos valores, se seleccionaron dos tiempos críticos para realizar los análisis. Las tensiones máximas de von Mises se evaluaron como 22 MPa y 20 MPa para cada tiempo, que son valores bajos considerando la resistencia del acero, el material actual de la pieza. Luego, se llevó a cabo la optimización del brazo de suspensión. Los nuevos materiales seleccionados fueron nylon con refuerzo de fibra de vidrio. La tensión máxima de von Mises para el modelo optimizado fue de 2.7 MPa. Finalmente, la pieza optimizada fue fabricada mediante manufactura aditiva y probada con éxito en el carro tipo buggy. El peso del prototipo final fue de 216 g, que es casi un 75% menos que la parte de acero. *
dc.description.abstractenglishThe suspension system of a vehicle absorbs energy to improve driving conditions in irregular terrains, also supports its bodywork and protect it from damage. Some of the components that allow the correct performance of the system are the control arms. This study aims to determine the stress distribution of a control arm of the rear suspension of a buggy vehicle, to perform a topology optimization of the part to be produce by Additive Manufacturing (AM) with fiber reinforcement. Optimization procedures are complemented with AM to create functional parts, reducing the amount of material used. The suspension geometry was modeled in order to find the loads applied on the control arm through a kinetic analysis. As a result, the loads were obtained as a function of time. From these values, two critical times were selected to perform the analyzes. The maximum von Mises stresses were evaluated as 22 MPa and 20 MPa for each time, which are low values considering the strength of steel, the current material of the part. Then, the optimization of the control arm was carried out. The new materials selected were nylon with fiberglass reinforcement. The von Mises maximum stress for the optimized model was 2.7 MPa. Finally, the optimized part was manufactured by AM and successfully tested in the buggy car. The weight of the final prototype was 216 g, which is nearly 75% less than the steel part. *
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Mecánico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/13611
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Mecánica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Mecánica
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectManufactura Aditiva
dc.subjectRefuerzo De Fibra
dc.subjectMétodo De Elementos Finitos
dc.subjectOptimización De Forma
dc.subjectBrazo De Suspensión
dc.subjectTensión De Von Mises.
dc.subject.keywordAdditive Manufacturing
dc.subject.keywordFiber Reinforcement
dc.subject.keywordFinite Element Method
dc.subject.keywordShape Optimization
dc.subject.keywordControl Arm
dc.subject.keywordVon Mises Stress.
dc.titleShape optimization of a control arm for additive manufacturing with fiber reinforcement
dc.title.englishShape optimization of a control arm for additive manufacturing.*
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Ingeniería Mecánica