Modelling and aerodynamic simulation of a vehicle and failure analysis of a laminated front fender

Master Thesis in Mechanical Engineering field of Maintenance and Production

Os principais objectivos deste trabalho foram o desenvolvimento da carroceria para um veículo eléctrico, e o estudo do pára-choques dianteiro. Foi também necessário estudar processos de fabrico adequados para a situação e para o tipo de produção desejado, bem como a seleção de materiais. O modelo foi todo desenhado utilizando o software CATIA V5, e baseado neste modelo foi feito o ensaio aerodinamico recorrendo ao software ANSYS 11. O estudo teve por base o código de CFD do ANSYS e serviu para determinar as caracteristicas aerodinamicas do VEECO. Este estudo foi feito com diferentesvelocidades e os resultados foram depois comparados com os valores obtidos do ensaio em tunel de vento real. De modo a testar o para-choques, este foi modelado separadamente e importado para ANSYS classic, onde foi criado um modelo de elementos finitos e a respectiva malha. O modelo desenvolvido contava com um elemento por camada na direção da espessura e teve em conta aspectos como o contacto interlaminar e a direção de laminação. A analise de falha foi baseada num modelo com o criterio de Hashin como critério de falha.

Abstract: The main goals of this project were the development of the body for an electric vehicle and the study of the front fender. Various aspects related with the project of a fiberglass component were addressed in this work like the choice of materials, and manufacturing processes of composite materials. The model was entirelly designed using the software CATIA V5 and based in that model the aerodynamic studie was conducted using the software ANSYS 11. This study used Computacional Fluid Dynamics code, ANSYS-CFX to predict the static aerodynamic characteristics of the vehicle VEECO. The study was conducted for several wind speeds. The results were compared against experimental data from actual wind tunnel tests. In order to test the front fender, this was modeled seperatly and imported to ANSYS classic. A model with solid elements and a tailored mesh was developed, having one element per ply in the through the thickness direction and accounting for aspects like contact and laminate layup. Failure analysis was made by a progressive damage model with a set of Hashin type failure criteria.