Thách thức
Cải thiện khả năng va chạm của lớp màng hình nón ở mũi xe đua Formula SAE
Giải pháp Altair
Phân tích cấu trúc và tối ưu hóa liên kết xác minh hành vi cấu trúc của vật liệu mới
Lợi ích
- Cải thiện mức độ tin cậy
- Cải thiện tính chất đứt gãy
- Tạo các thành phần nhẹ hơn
Khi Ana Casares Crespo, cựu thành viên của đội ARUS Andalucía từ đại học Seville ở Tây Ban Nha, đang tìm kiếm một dự án ở mức độ cuối cùng, nhóm đã được truyền cảm hứng bởi những khả năng trong phần mềm của Altair. Nhóm nghiên cứu đã đưa ra ý tưởng để cải thiện khả năng chịu va chạm của tấm Laminate hình nón ở mũi xe với sự trợ giúp của mô phỏng. Dự án đã được ra đời và được biết đến với tên gọi “Cải thiện khả năng chống va chạm của mũi xe đua hình nón của xe đua Formula SAE thông qua sử dụng sợi Nomex ® trong một tấm Laminate dựa trên sợi bazan. Với hơn 7 sinh viên tâm huyết tích cực sử dụng các giải pháp của Altair để cải thiện các khía cánh khác nhau của xe, quyết định kết hợp các công cụ của Altair là điều hiển nhiên.
Họ muốn tận dụng kiến thức thu được từ các nghiên cứu trước đây để thiết kế cấu trúc của các gói khí động học. Nhóm đã tiến hành phân tích tĩnh và tối ưu hóa cấu trúc liên kết bằng cách sử dụng các công cụ từ bộ Altair Hyperwork ™, giúp họ tạo ra các thành phần được tối ưu hóa, nhẹ hơn.
Mục đích của dự án này là để nghiên cứu việc đưa vật liệu mới vào lớp phủ mũi xe hình nón, là một trong những phần chính của thân xe. Mục tiêu là cải thiện khả năng va chạm bằng cách giải quyết các vấn đề về cấu trúc trong vật liệu tổng hợp khi chịu tải động.
Tấm Laminate hỗn hợp lai giauwx sợi bazan và Nomex®, sẽ thay thế tấm ghép tổng hợp của sợi bâzn và nhựa epoxy đã được sử dụng trong những chiếc xe cuối cùng do nhóm ARUS chế tạo. Đầu tiên, các sinh viên đã thực hiện một nghiên cứu tĩnh sơ bộ về tấm Laminate, điều này đưa ra tiêu chí lựa chọn cho cách bố trí. Để có được các đặc tính cơ học, được yêu cầu như một đầu vào cho mô phỏng, các sinh viên đã đặc trưng cho tấm Laminate trong phòng thí nghiệm. Với những đặc tính này, sinh viên có thể thực hiện các mô phỏng tác động lên hịnh dạng của mũi xe hình nón, sử dụng Altair Radioss ™ làm bộ giải phần tử hữu hạn.
Vì đây là một dự án tiên phong trong việc mô phỏng tác động, nên nhóm nghiên cứu đã phải đối mặt với một thách thức cụ thể. Lần đầu tiên, các sinh viên phải tạo cài đặt mô hình Altair HyperCrash ™ và tìm cách hiểu thông tin hoặc dữ liệu nào họ cần để chuẩn bị mô hình.
Họ thực hiện các phân tích tĩnh bằng cách sử dụng Altair OptiStruct ™ và mô phỏng tác động bằng cách sử dụng mô-đun Altair HyperMesh ™ và HyperCrash để thiết lập mô hình.
Tài liệu và tài liệu đào tạo do Altair cung cấp cho phép sinh viên có được các kỹ năng phần mềm mới trong quá trình tự học và thực hiện các phân tích cần thiết.
“Sự hợp tác với nhóm học thuật Altair và sự hỗ trợ mà chúng tôi nhận được là rất xuất sắc. Các giải pháp của Altair là công cụ hoàn hảo cho dự án của chúng tôi và nhờ sự phản hồi chuyên nghiệp của các kỹ sư Altair, chúng tôi đã có thể đạt được mục tiêu của mình.”
Ana Casares, ARUS Andalucía Racing Team
Để thiết lập mô hình từng bước, họ có thể dựa trên các tài liệu như hướng dẫn nghiên cứu Radioss, sổ tay lý thuyết Radioss và một số hướng dẫn do Altair xuất bản.
Khi họ không thể tìm thấy giải pháp trong tài liệu, các kỹ sư của Altair đã vào cuộc và giúp nhóm hỗ trợ và phản hồi chuyên nghiệp về các cài đặt của mô hình mô phỏng va chạm.
Thực hiện hoặc phá vỡ
Mô phỏng cho thấy rằng việc thêm một lớp vật liệu aramid (Nomex®) vào tấm laminate ban đầu sẽ thay đổi hình dạng đứt gãy của mảnh. Đặc biệt, kết quả cho thấy hình nón mũi làm bằng tấm laminate bao gồm aramid sẽ vỡ thành các mảnh đồng nhất, trong khi hình nón làm bằng tấm laminate ban đầu sẽ vỡ thành các mảnh không theo thứ tự. Về thuật ngữ năng lượng, mô phỏng cho thấy năng lượng bên trong được mẫu vật hấp thụ bao gồm cả lớp aramid cao hơn 18,75% so với lượng hấp thụ của mẫu vật ban đầu. Trong khi thực hiện mô tả đặc tính của tấm laminate trong phòng thí nghiệm, các sinh viên cũng có thể xác minh lợi ích của việc thêm lớp này bằng cách mô phỏng cấu trúc, vì nó không bị vỡ hoàn toàn trong quá trình thử nghiệm kéo và nén.
Đối với hình nón mũi trên đường đua, điều này có nghĩa là các mảnh của hình nón mũi bị hỏng rất có thể sẽ ở lại với nhau thay vì bị dàn trải ra đường đua.
Công nghệ tốt nhất và động lực từ những kết quả đạt được
Các sinh viên được hưởng lợi phần lớn từ việc sử dụng phần mềm chia lưới của Altair cho các mô hình tổng hợp của họ cũng như có quyền truy cập vào một lượng lớn tài liệu hướng dẫn và hỗ trợ cá nhân từ Altair. Trong năm nghiên cứu, nhóm đã tham gia một số cuộc thi Formula SAE, bao gồm cả kết quả khả quan tại cuộc thi Formula Student Germany.Các học sinh tự hào về kết quả chung, đó là động lực để tiếp tục xuất sắc.
Trong những năm tới, nhóm ARUS sẽ sử dụng HyperWorks ™ để phát triển khung gầm bán nguyên khối đầu tiên của họ, được làm bằng composite sợi carbon. Với mục đích này, họ sẽ phải thực hiện một lượng lớn các bài kiểm tra số lượng và thực nghiệm để xác minh đặc tính cấu trúc của mảnh. Việc sử dụng công nghệ tiên tiến của Altair và các công cụ hiện đại nhất sẽ giúp họ phát triển và trở lại mạnh mẽ hơn nữa trong mùa giải tiếp theo.