Yarış aracı aerodinamik kanatlarında atık granül kauçuk lastik ile oluşturulan kompozit malzemenin fizibilitesi

Öz

Son yıllarda, araç maliyetini azaltmak, yakıt tüketimi ve egzoz emisyonlarını en aza indirerek çevre dostu araçlar üretmek otomotiv endüstrisinin ve araştırmacıların vurguladığı ana konular arasındadır. Bu şekilde çevre dostu olan araçlar üretilecek ve zararlı gazlar doğaya daha az salınacaktır. Bu çalışmanın ana konusu atık kauçuk granül malzemesi kullanarak daha hafif bir yarış kanadı elde etmektir. Doğrudan daha hafif malzemelerden araçlar üreterek araçların yakıt tüketimini ve egzoz emisyonlarını azaltmak mümkündür. Son yıllardaki hafiflik çalışmaları, daha iyi mekanik özelliklere sahip olan ve çok daha hafif parçaların üretilmesini sağlayan kompozit malzemelerin üretimi ile sağlanmaktadır. Bu çalışmada, köpük çekirdek gövdesi ve atık kauçuk granül uygulamasının Formula yarış aracı kanatlarına uygulanmasını karşılaştırmak için sonlu eleman analiz yöntemi kullanılmıştır. Analiz sonuçları şekillerde toplam deformasyon ve Von-Mises gerilmelerinin dağılımı olarak sunulmuştur. Sonuç olarak, atık kauçuk granül malzemesinin hem daha iyi mekanik özelliklere hem de makul maliyete sahip olduğu ve yarış araçlarında kullanılabileceği bulunmuştur. Özellikle, kilogram başına kullanılan parçaların maliyetinin onda bir oranında azaldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Kompozit,Yarış aracı kanadı,Geri dönüştürülmüş lastik,Hafifletme

Feasibility of a composite material formed with a waste granular rubber tire on racing vehicle aerodynamic wings

Abstract

In recent years, reducing the cost of vehicles, fuel consumption, and producing environmental-friendly vehicles by minimizing exhaust emissions are the main topics that the automotive industry and researchers emphasize. In this way, more environmental-friendly vehicles will be produced and harmful gasses will be released less into nature. The main subject of this study is to obtain a lighter race wing by using waste rubber granule material. Reducing the fuel consumption and exhaust emission emissions of vehicles is possible by producing vehicles directly from lighter materials. The light weighting studies in recent years are provided by the production of composite materials that have better mechanical properties and enable the production of much lighter parts. In this study, a finite element analysis method was used to compare the application of foam core body and waste rubber granule application to formula vehicle racing wings. The results of the analysis are presented in the figures as distribution of total deformation and Von-Mises stresses. As a result, it has been found that the waste rubber granule material has good mechanical properties and reasonable cost, and it can be used in racing vehicles. In particular, it has been found that the cost of parts used per kilogram is reduced by a tenth.

Keywords

• Composites,Racecar Wing,Recycled Tire,Lightweight

References

1. S. Das, “Material Use in Automobiles,” Encycl. Energy, vol. 3, pp. 859–869, 2004, doi: 10.1016/b0-12-176480-x/00384-3.
2. G. Davies, “Future trends in automotive body materials,” in Materials for Automobile Bodies, 2007, pp. 252–269.
3. M. Ghosh, A. Ghosh, and A. Roy, Renewable and Sustainable Materials in Automotive Industry. Elsevier Ltd., 2019.
4. W. T. Freeman, “The use of composites in aircraft primary structure,” Compos. Eng., vol. 3, no. 7–8, pp. 767–775, 1993, doi: 10.1016/0961-9526(93)90095-2.
5. K. Kirwan and B. M. Wood, “Recycling of materials in automotive engineering,” in Advanced Materials in Automotive Engineering, Woodhead Publishing, 2012, pp. 299–314.
6. G. Savage, “Formula 1 Composites Engineering,” Eng. Fail. Anal., vol. 17, no. 1, pp. 92–115, Jan. 2010, doi: 10.1016/j.engfailanal.2009.04.014.
7. K. J. Narayana and R. Gupta Burela, “A review of recent research on multifunctional composite materials and structures with their applications,” in Materials Today: Proceedings, 2018, vol. 5, no. 2, pp. 5580–5590, doi: 10.1016/j.matpr.2017.12.149.
8. K. O’Leary, V. Pakrashi, and D. Kelliher, “Optimization of composite material tower for offshore wind turbine structures,” Renew. Energy, vol. 140, pp. 928–942, 2019, doi: 10.1016/j.renene.2019.03.101.

9. R. Vijayanandh, K. Naveen Kumar, M. Senthil Kumar, G. Raj Kumar, R. Naveen Kumar, and L. Ahilla Bharathy, “Material Optimization of High Speed Micro Aerial Vehicle using FSI Simulation,” Procedia Comput. Sci., vol. 133, pp. 2–9, 2018, doi: 10.1016/j.procs.2018.07.002.
10. E. A. Calado, M. Leite, and A. Silva, “Selecting composite materials considering cost and environmental impact in the early phases of aircraft structure design,” J. Clean. Prod., vol. 186, pp. 113–122, 2018, doi: 10.1016/j.jclepro.2018.02.048.
11. A. J. Brunner, “Fracture mechanics characterization of polymer composites for aerospace applications,” in Polymer Composites in the Aerospace Industry, Woodhead Publishing, 2015, pp. 191–230.
12. P. Balakrishnan, M. J. John, L. Pothen, M. S. Sreekala, and S. Thomas, “Natural fibre and polymer matrix composites and their applications in aerospace engineering,” in Advanced Composite Materials for Aerospace Engineering, Woodhead Publishing, 2016, pp. 365–383.
13. A. Mohajerani et al., “Recycling waste rubber tyres in construction materials and associated environmental considerations: A review,” Resour. Conserv. Recycl., vol. 155, no. December 2019, p. 104679, 2020, doi: 10.1016/j.resconrec.2020.104679.
14. S. Hetawal, M. Gophane, B. K. Ajay, and Y. Mukkamala, “Aerodynamic study of formula SAE car,” Procedia Eng., vol. 97, pp. 1198–1207, 2014, doi: 10.1016/j.proeng.2014.12.398.
15. K. Kurec, M. Remer, T. Mayer, S. Tudruj, and J. Piechna, “Flow control for a car-mounted rear wing,” Int. J. Mech. Sci., vol. 152, no. June 2018, pp. 384–399, 2019, doi: 10.1016/j.ijmecsci.2018.12.034.
16. Formula Student Germany, FS Rules 2020, vol. 1.0. 2019.