Optimización topológica en el diseño del brazo de suspensión de un vehículo compacto de tipo m1 utilizando estructuras reticulares de Lattice

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Título : Optimización topológica en el diseño del brazo de suspensión de un vehículo compacto de tipo m1 utilizando estructuras reticulares de Lattice
Autor : López Nieto, Roberto Javier
Herbozo Mieles, Jorge Ernesto
Director de Tesis: Totoy Montero, Paul Hernán
Resumen traducido: The growing demand for affordable urban mobility solutions has increased the popularity of economically accessible vehicles, such as the Kia Picanto and Hyundai Grand i10, which accounted for 14.84% of car sales in 2023, according to AEADE. In this context, topology optimization (TO) has emerged as a vital tool for developing lighter and stronger vehicle components by minimizing material usage without compromising mechanical properties, as demonstrated in redesigns like clutch forks, where mass was reduced by 24% and rigidity increased by 37%. However, TO can lead to issues such as stress concentrations and overheating, which are addressed by advanced strategies like lattice topology optimization (LTO). LTO uses microscale cellular structures to enhance stress distribution, load capacity, rigidity, and energy absorption. For M1-type vehicle suspension arms, the combined application of TO and LTO tackles challenges related to weight reduction and structural efficiency while ensuring safety and durability under applied loads, all while considering manufacturing constraints to achieve optimal configurations.
Resumen : La creciente necesidad de movilidad en las ciudades ha impulsado la demanda de vehículos eco-nómicamente accesibles, como el Kia Picanto y el Hyundai Grand i10, que representaron el 14.84% de las ventas en el segmento automóvil durante 2023, según la AEADE. En este contexto, la optimización topológica (OT) se ha convertido en una herramienta clave para el desarrollo de vehículos más eficientes. La OT, perfeccionada en los años 80 y 90, permite diseñar componentes más ligeros y resistentes mediante el análisis de elementos finitos, reduciendo el volumen de mate-rial utilizado sin comprometer las propiedades mecánicas. Se ha demostrado la efectividad de la OT en el rediseño de diversos componentes, como una horquilla de embrague, donde se logró reducir la masa en un 24% y aumentar la rigidez en un 37%. Sin embargo, esta técnica puede generar problemas de sobrecalentamiento debido a concentraciones de tensiones. Para mitigar estos problemas, se emplean estrategias complementarias como la optimización de la topología reticular (LTO), que utiliza estructuras formadas por celdas a nivel microscópico para distribuir mejor las tensiones y mejorar la capacidad de carga, rigidez y almacenamiento de energía. En el diseño del brazo de suspensión de vehículos tipo M1, la aplicación de OT y LTO permite enfrentar desafíos relacionados con la reducción de peso y la eficiencia estructural, asegurando la rigidez necesaria sin comprometer la seguridad. Este artículo se enfoca en la implementación de estas técnicas para encontrar configuraciones óptimas de estructuras reticulares que satisfagan los requisitos de rigidez y durabilidad, considerando las cargas aplicadas y los métodos de manufactura.
Palabras clave : ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS
ANÁLISIS ESTRUCTURALES
OPTIMIZACIÓN TOPOLÓGICA
ESTRUCTURAS LATTICE
Fecha de publicación : 2024
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/29364
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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