Diseño de chasis para vehículo eléctrico usando técnicas avanzadas de optimización topológica
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Abstract
Los vehículos eléctricos han revolucionado la manera en que se diseña cada componente que lo integra, y por ello, es correcto adecuar las metodologías existentes con nuevos procesos y técnicas que permitan obtener resultados más acordes y apropiados. La optimización topológica brinda a quien la usa la posibilidad de crear diseños completamente nuevos, o rediseñar aquellas partes obsoletas, siempre teniendo como objetivo reducir la cantidad de masa total. En esta tesis se parte desde los conceptos fundamentales para el diseño de un chasis, que abarcan desde criterios como rigidez de torsión, rigidez de flexión, esfuerzos máximos, modos de vibración, pasando por los tipos de chasis que existen y las cargas a los que estará sometido el vehículo en condiciones normales de operación. Al proceso de optimización topológica convencional se le añaden técnicas avanzadas del software como lo son la implementación de restricciones de simetría y espesor mínimo, esto aplicado a una placa base sometida a cada tipo de carga. Se procede a crear diferentes disposiciones a partir de los resultados obtenidos, donde según criterios de peso, rigidez de torsión y manufacturabilidad, se escoge el mejor de ellos. Se usan diferentes tamaños de PTR de acero A36 para el desarrollo de la disposición seleccionada, para finalmente escoger el PTR más acorde a los requerimientos iniciales, y con la ayuda de un diseño de experimentos, generar dos diseños: uno que tenga un peso máximo aproximado de 100 Kg, sin importar si cumple con los requerimientos de diseño iniciales, y otro que alcance los requerimientos de diseño iniciales teniendo en cuenta que debe tener la menor masa posible. El uso de este proceso es aplicado al diseño de la estructura que soportará la suspensión del vehículo, la cuál es acoplada a las estructuras y evaluadas posteriormente.