Lattice structures have received a lot of attention as cellular materials in recent years because of their outstanding properties, such as high strength-to-weight ratio, heat transfer, energy absorption, and capability of improving noise, vibration and harshness (NVH) behavior. This type of structure received a boost from additive manufacturing (AM) technology, which can fabricate geometries in practically any shape. Due to economic and environmental requirements, lightweight design is increasingly used in automobile and construction equipment applications. NVH behavior is a crucial issue for construction equipment. However, the conventional structures' NVH behavior is mainly decided by the mass, so silence often requires heavy systems, leading to more energy consumption and emission. Therefore, the environmental trends and the resulting economic competition have limited traditional (heavy) solutions to improve NVH behavior and make the lightweight design more difficult. Novel solutions are necessary to light the difficulty and challenge of combining NVH and lightweight requirements. In this research, topology optimization was implemented on a New Articulated Hauler Transmission (NAHT) component to balance lightweight and NVH behavior. The topology- optimized 3D model was filled by a non-homogenous lattice structure with optimal lattice density via size optimization. Lattice structure optimization is one type of topology optimization, and it is the term for describing these procedures. To fabricate the complicated lattice structure, additive manufacturing (or 3D printing) is required (after topology and lattice structure optimization). The new models were analyzed using the finite element method (FEM), and the results of the analysis were compared with those of the original models. After the comparison, positive results were obtained, demonstrating that topology and lattice optimization can be applied in the design of construction equipment components. According to the results, lattice structure optimization can create a reliable lightweight design with good NVH behavior. Furthermore, lattice structure's organization and layout have a significant impact on the overall performance. / Gitterstrukturer har fått mycket uppmärksamhet som cellulära material under de senaste åren på grund av deras enastående egenskaper, t.ex. hög hållfasthet i förhållande till vikt, värmeöverföring, energiabsorption och förmåga att förbättra buller-, vibrations- och bullerskador (NVH-beteende). Denna typ av struktur har fått ett uppsving av tekniken för additiv tillverkning (AM), som kan tillverka geometrier i praktiskt taget vilken form som helst. På grund av ekonomiska och miljömässiga krav används lättviktsdesign i allt större utsträckning inom bilindustrin och byggnadsutrustning. NVH-egenskaperna är en viktig fråga för anläggningsutrustning. De konventionella konstruktionernas NVH-beteende bestäms dock huvudsakligen av massan, vilket innebär att tystnad ofta kräver tunga system, vilket leder till ökad energiförbrukning och större utsläpp. Miljötrenderna och den ekonomiska konkurrens som följer av detta har därför begränsat de traditionella (tunga) lösningarna för att förbättra NVH-egenskaperna och gjort lättviktsdesignen svårare. Nya lösningar är nödvändiga för att lösa svårigheten och utmaningen med att kombinera NVH- och lättviktskrav. I den här forskningen genomfördes topologioptimering på en komponent för en ny ledad transportörtransmission (NAHT) för att balansera lättvikts- och NVH-beteende. Den topologioptimerade 3D-modellen fylldes med en icke-homogen gitterstruktur med optimal gittertäthet via storleksoptimering. Gitterstrukturoptimering är en typ av topologioptimering, och det är termen för att beskriva dessa förfaranden. För att tillverka den komplicerade gitterstrukturen krävs additiv tillverkning (eller 3D-utskrift) (efter topologi- och gitterstrukturoptimering). De nya modellerna analyserades med hjälp av finita elementmetoden (FEM), och resultaten av analysen jämfördes med resultaten av de ursprungliga modellerna. Efter jämförelsen erhölls positiva resultat, vilket visar att optimering av topologi och gitterstruktur kan tillämpas vid utformning av komponenter för byggutrustning. Enligt resultaten kan optimering av gitterstrukturen skapa en tillförlitlig lättviktsdesign med bra NVH-beteende. Dessutom har gitterstrukturens organisering och layout en betydande inverkan på den totala prestandan.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-299270 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Xue, Boyu |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2021:490 |
Page generated in 0.0018 seconds