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Título :	Optimización topológica de la mangueta delantera del sistema de suspensión y dirección de un vehículo eléctrico FSAE
Autor :	Davila De La Peña, Rene Reiyel
metadata.dc.subject.other:	FEM, Optimización Topológica, Ansys, FSAE, Mangueta, Masa no suspendida, Sensibilidad de malla, CAD 3D, Modelo híbrido, Función objetivo
Fecha de publicación :	2025-11-10
Editorial :	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Descripción :	Dentro de esta investigación, se realizó la optimización topológica de una mangueta de dirección para un vehículo eléctrico FSAE con un sistema de accionamiento en ruedas (IWM, por sus siglas en inglés). El objetivo general fue reducir la masa no suspendida sin perjudicar los niveles de resistencia y rigidez del componente. Adicionalmente, se buscó establecer un marco metodológico para la tropicalización de procesos de optimización topológica con múltiples funciones objetivo. El proceso comenzó con la selección y definición de un caso de estudio de la mangueta de dirección referente a las utilizadas en las competencias de Fórmula estudiantil. Se identificaron las cargas a las que someterá la mangueta, el material del que estará fabricada y las condiciones de frontera y dimensionales que la limitan. Una vez determinado el modelo geométrico de referencia, se realizó un análisis mediante elementos finitos para caracterizar el comportamiento del componente bajo las condiciones de carga establecidas. Con base en este análisis, se identificaron las zonas de mayor concentración de esfuerzos y deformaciones en la mangueta, lo que sirvió para establecer un contorno del comportamiento que presenta la pieza. A partir de los resultados obtenidos con el análisis, se llevó a cabo la optimización topológica de la mangueta, bajo las funciones objetivo: maximizar la rigidez y minimizar los esfuerzos, por lo que se obtuvieron dos geometrías optimizadas. De este modo, se verificó mediante un análisis FEM el comportamiento de las optimizaciones, donde ambas geometrías proporcionaron un desempeño adecuado con respecto a la función objetivo con la cual se crearon. Sin embargo, a pesar de que los resultados fueron positivos, no se consideraron concluyentes debido a que entre ellos discriminaban los criterios de diseño del otro proceso de optimización. Ante esto, se desarrolló una metodología capaz de generar una geometría híbrida que combinara las ventajas de cada modelo, capaz de utilizar la mayor cantidad posible de criterios de diseño para el desempeño óptimo del componente y lograr un rendimiento estructural balanceado. Este enfoque permitió la creación de un diseño híbrido para el vehículo de combustión interna y, además, la aplicación de la metodología para desarrollar una geometría híbrida adaptada a vehículos FSAE eléctricos con transmisiones tipo IWM. Los resultados presentan dos geometrías híbridas optimizadas: la primera, para un vehículo de combustión interna, la cual logra una reducción del 26.3 % con respecto a la masa original, disminuyendo los niveles de esfuerzos en un 5 % y manteniendo la rigidez requerida. Por otro lado, la geometría híbrida para un vehículo eléctrico con un sistema IWM reduce la masa en un 49.2 %, proporcionando niveles de esfuerzos y deformaciones dentro de márgenes aceptables para el desempeño esperado del componente.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
Aparece en las colecciones:	Ciencias en Ingeniería Mecatrónica

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