Yeni geliştirilen bir vagon için kompozit akü kutusu tasarımı ve optimizasyonu

Son zamanlarda, ulaşım sektörü, gelişmiş malzemelerin ve yenilikçi tasarım çözümlerinin entegrasyonuna büyük önem vermektedir. Bu çalışma, yeni geliştirilen bir vagon için 304 paslanmaz çelik ve karbon fiber kompozit güç akü kutularının tasarımını ve analizini sunmaktadır. Araştırma, 304 paslanmaz çelik ve karbon fiber kompozit akü kutusunun karşılaştırmalı analizini içermektedir. Her bir tasarımın mekanik performansı ve malzeme davranışını değerlendirmek için sonlu elemanlar analizi ve hesaplamalı simülasyonlar kullanılmıştır. Modelleme ve yapısal analiz için SolidWorks yazılımı kullanılmıştır. Aşağı doğru yerçekimi ivmesi, akü saklama kutusuna etki eden G ağırlık kuvvetini oluşturur. Soldan sağa yönde 49,05 m/s²'lik tasarım ivmesi, yapının dayanması gereken 5G kuvvetini oluşturur. Çalışma, iki alternatif akü kutusunun ağırlık değerlendirmesi ve mukavemet analizine odaklanmaktadır. 304 paslanmaz çeliğe kıyasla, karbon fiber kompozit batarya kutuları, yapısal bütünlüğü bozmadan ağırlık azaltımı sağlamıştır. Karbon fiber kompozit batarya kutusu, 304 paslanmaz çelik tasarıma kıyasla yaklaşık %9 ağırlık azaltımı sağlamıştır. Statik analizde, 304 paslanmaz çelik 227,6 MPa maksimum gerilime ve 0,532 mm deformasyona maruz kalmıştır. Buna karşılık, karbon fiber kompozit 6,788 MPa'lık daha düşük bir maksimum gerilime ve 1,336 mm'lik nispeten kabul edilebilir bir deformasyona maruz kaldı. Genel olarak, karbon fiber kompozit batarya kutusu, modern vagon uygulamalarının zorlu gereksinimlerini karşılayan üstün mekanik mukavemet, dayanıklılık ve hafiflik performansı sergilemektedir ancak elde edilen ağırlık azaltımının vagon ağırlığına oranının düşük olması ve maliyetinin oldukça yüksek olması kullanımını kısıtladığı sonucuna ulaşılmıştır.