Original title: Topologická optimalizace konzoly uchycení elektrického akčního členu turbodmychadla
Translated title: Topological optimisation of the turbocharger electric actuator bracket
Authors: Směšný, Jan ; Kudláček, Petr (referee) ; Novotný, Pavel (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2024
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Topologická optimalizace využívá matematických metod k vývoji co nejefektivnějších součástí, z hlediska mechanických vlastností a hmotnosti. V dnešní době běžně používaný nástroj pro vývoj součástí nejen v automobilním, leteckém a vesmírném průmyslu. Práce se zabývá topologickou optimalizací kovové konzoly, sloužící k uchycení elektrického akčního členu k turbodmychadlu. Na sestavu turbodmychadla působí vnější vlivy z nich nejvýznamnější jsou vibrace od motoru. Pro modální a optimalizační výpočet bylo využito programu Ansys Workbench. Cílem optimalizace byla minimalizace hmotnosti a maximalizace vlastní frekvence. Při optimalizaci je zohledněn jednoduchý způsob výroby součásti pomocí konvenčních metod (stříhání, ohýbání), který zůstane stejný i pro optimalizovanou součást. Zároveň je dbáno na to, aby se hodnota vlastní frekvence soustavy konzola-akční člen pohybovala nad budící frekvencí od motoru. Výslednou optimalizací bylo zjištěno, že vhodným odebíráním materiálu je možné součást odlehčit o 22 %, aniž by byly výrazně zhoršeny její dynamické vlastnosti. Topology optimization utilizes mathematical methods to develop the most efficient components in terms of mechanical properties and weight. Nowadays, it is a commonly used tool for designing components not only in the automotive, aerospace, and space industries. This work deals with the topological optimization of a metal bracket used to attach an electric actuator to a turbocharger. The turbocharger assembly is subjected to external influences, the most significant of which are vibrations from the engine. The program Ansys Workbench was used for modal and topology optimization calculations. The goal of the optimization was to minimize weight and maximize the natural frequency. The optimization takes into account a simple manufacturing method using conventional techniques (shearing & bending), which will remain the same for the optimized component. Additional care is taken to ensure, that the natural frequency of the bracket-actuator system is above the excitation frequency from the engine. The final optimization revealed that by appropriately removing material, the component's weight can be reduced by 22% without significantly degrading its dynamic properties.
Keywords: actuator; bracket; finite element method; modal analysis; Topology optimization; aktuátor; konzola; metoda konečných prvků; modální analýza; Topologická optimalizace

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/247668

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-618548


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses