Dynamic Simulation of an Electric Formula Student Racing Vehicle Suspension System and Analyzing Strength of Upright Component

Öz

Formula Student competitions, organized by the Society of Automotive Engineers (SAE), are held each year in various countries as the most prestigious student competition across the world. In this study, the dynamic simulation of the suspension system of four-wheel-drive electric Formula Student racing vehicle was carried out in MSC Adams Car software, and then Finite Element Analysis to the carrier part of the vehicle wheel system was applied in the direction of the force coming from the ground which is produced by Fırat Racing Formula Student Team at Fırat University for the first time in Turkey, for dynamic simulation, firstly the connection points, parts, and joint information of the suspension system designed in the Computer-Aided Design (CAD) environment were modeled by using the coordinates of the attachment points called Hardpoint in Adams Car software, and then the wheel system was simulated and the force from the ground to the wheel center was found to be 2960.9 N. This force value and the strength of the upright part with aluminum 7075 T6 alloy material were analyzed by using the Finite Element Analysis method in Ansys Mechanical Academic software.

Anahtar Kelimeler

• Electric vehicles
• Formula Student
• vehicle dynamics
• suspension
• Finite Element Analysis

Elektrikli Bir Formula Student Yarış Aracının Süspansiyon Sisteminin Dinamik Simülasyonu Ve Taşıyıcı Parçasının Mukavemetinin Analiz Edilmesi

Öz

Otomotiv Mühendisleri Derneği (SAE) tarafından organize edilen Formula Student yarışmaları dünyadaki en prestijli öğrenci yarışması olarak her sene çeşitli ülkelerde düzenlenmektedir. Bu çalışmada Türkiye’de ilk defa Fırat Üniversitesi’nde Fırat Racing Formula Student Takımı tarafından üretilen elektrikli, 4 tekerden tahrikli ve 4 çekiş sistemine sahip bir Formula Student yarış aracının süspansiyon sistemine ait dinamik simülasyonu MSC Adams Car yazılımında yapılmış ardından araç tekerlek sistemine ait taşıyıcı parçasına zeminden gelen kuvvet doğrultusunda Sonlu Elemanlar Analizi uygulanmıştır. Dinamik simülasyon için önce Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) ortamında tasarlanan süspansiyon sistemine ait bağlantı noktaları, parçalar ve mafsal bilgileri Adams Car yazılımında Hardpoint adı verilen bağlantı noktalarına ait koordinatlar kullanılarak modellenmiş sonrasında ise tekerlek sisteminin simülasyonu yapılarak tekerlek merkezine zeminden kuvvet 2960.9 N olarak bulunmuştur. Bulunan bu kuvvet değeri ANSYS Mechanical Academic yazılımında Sonlu Elemanlar Analizi yöntemi kullanılarak alüminyum 7075 T6 malzemesine sahip taşıyıcı parçasının dayanımı analiz edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Elektrikli araçlar
• Formula Student
• taşıt dinamiği
• süspansiyon
• Sonlu Elemanlar Analizi

Kaynakça

1. Albak E İ, Solmaz E, Kaya N. Öztürk F. Lightweight Foam Impact Attenuator Design for Formula Sae Car. Turkish Journal of Engineering 2018; 2(1): 17–21.
2. Sekmen M, Günay M, Şeker U. Alüminyum Alaşımlarının İşlenmesinde Kesme Hızı ve Talaş Açısının Yüzey Pürüzlülüğü, Yığıntı Talaş ve Yığıntı Katmanı Oluşumu Üzerine Etkisi. Politeknik Dergisi 2015; 18(3): 141–148.
3. Pul M. 7075, 6061 Ve 2024 Alüminyum Alaşımlarının Tornalanmasında Yüzey Pürüzlülüğü ve Takım Aşınmasının Karşılaştırılması, Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi 2017; 9(2): 65-75.
4. Mueller R L. Full Vehicle Dynamics Model of a Formula Sae Racecar Using Adams / Car. Master Tezi, Texas A&M University, ABD, 2005.
5. Theander A. Design of a Suspension for a Formula Student Race Car. Master Tezi, KTH Royal Teknoloji Enstitüsü, İsveç, 2004.
6. Asarar K. Analysis of Link Forces on a Formula Student Suspension System. 2016.
7. Nybacka M. Validation of ADAMS/Car simulations and dynamic performance in multi-link suspensions. Master Tezi, Luleå University of Technology, 2005.
8. Svendsen, N. Dynamic analysis of damping system in FS car using ADAMS Multidynamics Simulations. Master Tezi, University of Stavanger, 2014.

9. Gürgenç T, Tanyeri B, Öner C. Tekerlek İçi Anahtarlamalı Relüktans Motoruyla Tahrik Edilen Elektrikli Aracın Yol Tutuş ve Konfor Analizi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2016; 28(1): 79–85.
10. Zaidie M N A, Hashim M S M, Tasyrif M, Basha, M H, Ibrahim I, Kamaruddin N S, Shahriman A B. Analysis of a front suspension system for UniART FSAE car using FEA. Journal of Physics:Conference Series 2017, 908(1), 0–6.
11. Dhakar A. Ranjan R. Force Calculation In Upright Of A Fsae Race Car. International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET) 2016. 7(2): 168–176.
12. Saputro B A, Sabino U, Torino D. A, Pratama D R, Cahyono S I, Imaduddin F. Static load simulation of steering knuckle for a formula student race car. AIP Conference Proceedings, Şubat 2018.
13. Gorane P S, Jain P. Topological Optimization of Steering Knuckle By Using Additive Manufacturing Process. International Journal of Advance Research in Science and Engineering 2018; 7(3): 1310–1316
14. Kumar B V, Ruchitha B, Edighi N G, Kumar H. Design and Analysis of Upright for Formula Vehicle. International Journal of Trend in Scientific Research and Development 2019; 3(3): 1184–1189.
15. Prajwal P B. Design Optimization of Formula One Student Sports Car Upright Using Hypermesh. International Journal of Mechanical and Industrial Engineering 2013; 2(3): 166–171.
16. Kim G, Park Y, Park K. Topology Optimization And Additive Manufacturing Of Automotive Component By Coupling Kinetic And Structural Analyses. International Journal of Automotive Technology 2020; 21(6): 1455–1463.
17. Okuturlar H, Tınkır M. Araç Süspansiyon Sisteminin Nümerik Ve Deneysel Dinamik Analizi, Konya Journal of Engineering Sciences 2021; 9(1): 85–105.
18. https://www.seykoc.com.tr/icerik/7075?dil=tr Erişim : 01.05.2021