Tillförlitlig lättviktsdesign av gjutna komponenter i tåg och lastbilar

Syfte och mål

Projektets mål var att utveckla en metod för att integrera probabilistiska utmattningsbivillkor relaterade till gjutningsdefekter direkt inom topologioptimering, samt att studera fördelarna med användningen av avancerade material (ADI). Ett globalt spänningsmått som möjliggör specificering av tillförlitlighetskrav i början av optimeringen har tagits fram. En industriell fallstudie med en järnvägsmotorkomponent gav en viktminskning på 21% med en specificerad brottsannolikhet på 2%. Viktminskningar på 10% fås i andra komponenter vid användning av avancerade material.

Resultat och förväntade effekter

Projektet har mer än väl uppfyllt förväntningarna när det gäller att identifiera en enkel och lättimplementerad metod för att inkludera risken för utmattningsbrott. En mer avancerad modell har också utvecklats för att uppskatta effekten av gjutningsdefekter på utmattningslivslängden med avsikt att integrera detta till topologioptimering i ett senare skede. Den föreslagna metoden resulterar i lättare komponenter med ett väldefinierat probabilistisk utmattningsliv. Detta har demonstrerats för industriella komponenter för tillämpning inom väg- och järnvägstransport.

Upplägg och genomförande

Projektet delades upp i 4 arbetspaket med ansvarsområden för både industriella och akademiska partners. Arbetspaketen innehåller formulering av en ny metodik, demonstration av metoden med hjälp av industriella fallstudier och validering genom utmattningsprovning av gjutna prototyper. Ett nytt tillvägagångssätt för topologioptimering utvecklades framgångsrikt och 3 industrikomponenter har använts som fallstudier. Ett antal gjutprototyper har beställts för en av dessa komponenter och utmattningsprovning kommer att utföras på KTH.