Vliv rychlosti rázového zatěžování na napjatost, deformaci a spolehlivost komponenty palivového systému automobilu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Pasivní bezpečnost automobilu je pojem velmi známý, avšak tento pojem lze dále kategorizovat na různá témata pasivní bezpečnosti automobilu, bezpečnost zádržných systémů, bezpečnostních asistentů (ABS, ESP, ASR, atd.). Jedním z těchto témat je i pasivní bezpečnost palivového systému automobilu. Zde musí být zajištěna bezpečnost a těsnost systému i za nestandartních podmínek, jako je náraz automobilu do pevné překážky apod. V oblasti bezpečnosti vozidel se tato problematika často nezmiňuje, resp. je chápána jako standart. Ovšem za zdánlivě jednoduchými řešeními, které bezpečné chování palivového systému zajišťují, je mnoho zajímavých technických opatření a zařízení, často i patentovaných. Ve většině případů je vývoj těchto technických řešení podpořen výpočtovým modelováním a to v různých fázích samotného vývoje. Disertační práce se zabývá působením rázového zatížení na plastové komponenty palivového systému, konkrétně se jedná o palivový čerpadlový modul (FSM), který je zamontován uvnitř palivové nádrže. Zde je z hlediska pasivní bezpečnosti nejdůležitější částí celého čerpadlového modulu příruba. Tento dílec uzavírá celou sestavu FSM na vnější straně palivové nádrže. Práce se soustřeďuje na konečně-prvkové simulace kompletní, či částečné sestavy FSM během rázového zatížení. Hlavním zaměřením této práce jsou výpočtové materiálové modely, které zohledňují důležité aspekty mechanického chování polymerních materiálů během rázového zatížení. Je zde uvedeno široké množství experimentů, ať už vlastních, či standardizovaných, pomocí kterých se jednak stanovují materiálové charakteristiky, či verifikace numerických analýz s fyzickými experimenty. Pro numerické simulace byl použit převážně explicitní řešič LS-DYNA. Celkové výsledky práce přinášejí nové kvantifikované výsledky chování polymerního materiálu TSCP nejen pro rázové zatížení. Praktická část práce určuje metodiku výpočtu rázového zatížení pro produkt FSM. Tato metodika je přímo použitelná při samotném vývoji nového produktu. Během práce bylo vyvinuto a testováno několik výpočtových materiálových modelů. Nejlepší výsledky v době vypracování této práce vykazuje použití materiálového modelu *MAT_24 v kombinaci s *MAT_ADD_EROSION. Limity pro porušení v tomto modelu byly stanoveny empiricky vlastní metodikou. V dalších navazujících pracích by měla být věnována pozornost materiálovému modelu *MAT_SAMP-1, který byl částečně řešen i v této disertační práci.
Passive safety is a well-known term. This term can be further categorized into different topics of the car passive safety, restraint systems, safety assistants (ABS, ESP, ASR, etc.). One of these topics is passive safety of the fuel system. Safety and tightness of the fuel system must be guaranteed even under non-standard conditions, for example a collision against a fixed obstacle. This issue is not often mentioned in the field of car safety. It is considered a standard. Passive safety of the fuel system is often ensured using various interesting technical solutions and devices, usually patented ones. The development of these solutions is supported by numerical simulations in different stages of development process. The doctoral thesis deals with impact loading of the plastic components of the fuel system, in particular Fuel Supply Module (FSM), which is mounted inside the fuel tank. The flange is the most important part of the fuel supply module from the car safety point of view. The flange closes FSM on the external side of the fuel tank. The thesis focuses on the finite element analysis of the complete or partial FSM, and the flange itself during impact loading. The main objective of this thesis are numerical material models, taking into account important aspects of the mechanical behavior of polymer materials during impact loading. There are a lot of ad hoc invented or standardized experiments described in this thesis. These experiments are used for estimation of the material parameters or comparison of numerical analysis vs real conditions, or tests. The solver LS-DYNA was mainly used for numerical simulations. The final results of this thesis brings new quantified knowledge about behavior of the Typical Semi-Crystal Polymer (TSCP), not only for impact loading. The practical part of this thesis defines new methodology for the numerical simulation approach of impact loading for FSM. This methodology is directly usable for new product development. A lot of numerical material models were developed and tested. The best results were achieved using numerical material model *MAT_24 with combination of *MAT_ADD_EROSION card. The limits and parameters for this numerical material model was estimated empirically during conducting experiments. The numerical material model SAMP-1 was partly solved in this doctoral thesis, but more detail study will be given in future works.
Passive safety is a well-known term. This term can be further categorized into different topics of the car passive safety, restraint systems, safety assistants (ABS, ESP, ASR, etc.). One of these topics is passive safety of the fuel system. Safety and tightness of the fuel system must be guaranteed even under non-standard conditions, for example a collision against a fixed obstacle. This issue is not often mentioned in the field of car safety. It is considered a standard. Passive safety of the fuel system is often ensured using various interesting technical solutions and devices, usually patented ones. The development of these solutions is supported by numerical simulations in different stages of development process. The doctoral thesis deals with impact loading of the plastic components of the fuel system, in particular Fuel Supply Module (FSM), which is mounted inside the fuel tank. The flange is the most important part of the fuel supply module from the car safety point of view. The flange closes FSM on the external side of the fuel tank. The thesis focuses on the finite element analysis of the complete or partial FSM, and the flange itself during impact loading. The main objective of this thesis are numerical material models, taking into account important aspects of the mechanical behavior of polymer materials during impact loading. There are a lot of ad hoc invented or standardized experiments described in this thesis. These experiments are used for estimation of the material parameters or comparison of numerical analysis vs real conditions, or tests. The solver LS-DYNA was mainly used for numerical simulations. The final results of this thesis brings new quantified knowledge about behavior of the Typical Semi-Crystal Polymer (TSCP), not only for impact loading. The practical part of this thesis defines new methodology for the numerical simulation approach of impact loading for FSM. This methodology is directly usable for new product development. A lot of numerical material models were developed and tested. The best results were achieved using numerical material model *MAT_24 with combination of *MAT_ADD_EROSION card. The limits and parameters for this numerical material model was estimated empirically during conducting experiments. The numerical material model SAMP-1 was partly solved in this doctoral thesis, but more detail study will be given in future works.
Description
Citation
DOBEŠ, M. Vliv rychlosti rázového zatěžování na napjatost, deformaci a spolehlivost komponenty palivového systému automobilu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Petr Horyl, CSc. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Klusák, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
Ing. František Šebek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-05-30
Defence
Práce významně přispěla k řešení praktického problému spolehlivosti příruby palivového čerpadla vypracováním metodiky výpočtově-experimentálního posuzování porušení při rázovém zatěžování. Výsledky práce byly v přiměřeném rozsahu publikovány v recenzovaných časopisech a na mezinárodních konferencích. Před publikací tezí je třeba odstanit jejich formální nedostatky.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení