A NOVEL APPROACH FOR COMPUTER AIDED DESIGN OPTIMIZATION OF CAST BRACKETS

Abstract

In this study, a novel approach has been proposed for design optimization of cast brackets used in ground vehicles and an application has been presented for internal combustion engine mount bracket. This approach is based on using finite elements method with topology optimization algorithms. Cross section width and mold drawing direction have been used as optimization constraints to obtain a manufacturable optimized design. Durability and vibration performances of the new design based on optimum topology and the original design were compared using finite element method. It is seen that equivalent performance was successfully achieved while having 23 percent weight reduction. Having shown its application, this novel approach can also be successfully used in design optimization of similar brackets used in different vehicles

Keywords

• finite elements method, topology optimization, internal combustion engine mount bracket

DÖKÜM BRAKETLERİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM ENİYİLEMESİ İÇİN YENİ BİR YAKLAŞIM

Abstract

Bu çalışmada kara taşıtlarında kullanılan döküm braketlerin tasarım eniyilemesi için bir yaklaşım önerilmiş ve içten yanmalı motor takozu braketi için uygulaması gösterilmiştir. Bu yaklaşım sonlu elemanlar yöntemi ile topoloji eniyilesi yönteminin kullanılmasına dayanmaktadır. Eniyileme sırasında elde edilecek tasarımın aynı zamanda üretilebilir olması için de kesit genişliği ve kalıplama yönü gibi eniyileme kısıtları kullanılmıştır. Eniyileme çalışması sonrasında elde edilen topoloji baz alınarak baştan tasarlanan braket ile ilk tasarımın dayanım ve titreşim performansı sonlu elemanlar yöntemi ile karşılaştırılmıştır. İlk tasarım braket ile aynı performansın sağlandığı, buna ilaveten yüzde 23 kadar ağırlık azaltılmasının başarıldığı görülmüştür. Uygulaması gösterilen bu yaklaşım değişik taşıtlardaki benzer braket parçaları için de başarılı bir şekilde uygulanabilir

Keywords

• sonlu elemanlar yöntemi, topoloji eniyilemesi, içten yanmalı motor takozu braketi

References

1. Olsson M., Törmänen M., Sauvage S., Hansen C., Systematic Multi-Disciplinary Optimization of Engine Mounts, SAE Technical Paper 2011-01-1674.
2. Su H., Young Hua Y., CAE Virtual Design Validation Tests of Automotive Engine Mount Systems, SAE Technical Paper 2009-01-0404.
3. Bendsoe M., Optimization of Structural Topology, Shape, and Material, Berlin: Springer-Verlag, ISBN 978-3-662-03117-9, 1995.
4. Bendsoe M. ve Sigmund O., Topology Optimization Theory, Methods and Applications, Berlin: Springer-Verlag, ISBN 3-540-42992-1, 2003.
5. Christensen P.W., Klarbring A:, An Introduction to Structural Optimization, Springer Science + Business Media B.V., Dordrecht, ISBN 978-1-4020-8665-6, 2009.
6. Harzheim L., Graf G., A review of optimization of cast parts using topology optimization Part I - Topology optimization without manufacturing constraints, Structural and Multidisciplinary Optimization, Cit 30, 2005, s. 491–497.
7. Harzheim L., Graf G., A review of optimization of cast parts using topology optimization Part II - Topology optimization with manufacturing constraints, Structural and Multidisciplinary Optimization, Cit 31, 2006, s. 388–399.