Auburn University Leverages HyperWorks to Optimize Racecar Design

技术

传感器 - 自动驾驶传感器

适用行业

汽车
电子产品

适用功能

产品研发
销售与市场营销

用例

智能停车
车辆到基础设施 (V2I)

服务

测试与认证

挑战

奥本大学的 SAE 方程式团队拥有设计和制造方程式赛车的历史，在优化赛车设计同时遵守与质量和 SAE 赛车规格相关的限制方面面临着重大挑战。该团队的目标是通过专注于在同等或增加刚度的情况下减轻质量的部件来提高汽车的性能。硬壳式底盘就是这样一个焦点领域。该团队的目标是减轻重量，同时增加硬壳式悬架刚度，以增强赛车的操控性。然而，实现这一设计目标并不容易。学生团队成员必须考虑并发开发设计目标并满足严格的构建期限。

关于客户

奥本大学 SAE 赛车队成立于 1996 年，致力于设计和制造方程式赛车。该团队拥有 21 年的历史，成功制造了 20 辆汽车，并参加了美国、德国和澳大利亚 SAE 赞助的赛事。他们当前和未来的汽车设计采用碳纤维硬壳结构、燃烧动力系统、底盘控制以及完整的空气动力学表面。该团队分为三个系统开发领域——动力总成、底盘、电子——每个领域都由一名首席工程师领导，他管理着一个开发工程师团队。所有团队成员均与营销总监领导的教职顾问和营销团队密切合作。奥本队隶属于工程学院机械工程系。

解决方案

为了克服设计挑战，Auburn Formula SAE 团队利用 HyperWorks 计算工具套件来实施仿真驱动的设计流程。使用HyperMesh生成有限元模型，采用OptiStruct求解和优化设计，重点优化部件的刚度质量比。 HyperView用于查看和了解优化后的结构。为了优化硬壳式悬架质量，首先将 CAD 几何图形导入 HyperMesh 中以创建网格模型。将复合材料属性分配给主要硬壳式结构并将铝属性分配给粘合端盖后，指定模型的设计和非设计区域。输入载荷，并将最大硬壳式位移限制在最大允许值。然后应用复合结构的三步 OptiStruct 优化过程来最小化硬壳式体积。在 HyperView 中分析优化结果，并创建可制造的几何形状，随后使用线性有限元分析对其进行评估，以确保满足所有设计要求。

运营影响

The application of HyperWorks significantly helped the Auburn Team overcome many development challenges during the car development process. The simulation-driven design approach allowed the team to design, test, and validate single components before building an initial car prototype, leading to a significant reduction in the overall design time. Additionally, the use of HyperWorks provided team members with an opportunity to increase their knowledge of the HyperWorks suite, equipping them with tools that they can carry into their future professional engineering careers and preparing them to face real-world design challenges. The software enabled the team to reduce the component mass-to-stiffness ratio, thereby improving the car performance, and speed up development time, allowing for more detailed design evaluation.

数量效益

The optimization procedure resulted in a mass reduction of 50% from the baseline of their previous all aluminum design.
The final design had a stiffness equal to that of the original design.
The total chassis weight of the racecar was 51 lbs., exceeding the team mass savings goal by a considerable margin.