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都灵理工大学学生团队在壳牌生态马拉松比赛中使用 HyperWorks 减轻车辆重量和燃油消耗

技术

机器人 - 自动导引车 (AGV)
传感器 - 自动驾驶传感器

适用行业

航天
汽车

适用功能

物流运输
产品研发

用例

智能停车
车辆性能监测

关于客户

H2politO 团队是一群来自都灵理工大学的学生。学生的背景和概况非常多样化，学生来自不同的工程学科。他们每个人都贡献了自己的专业知识，共同组成了负责汽车设计和建造的团队。该项目涉及的工程学科涵盖汽车、机械、电子、航空航天、能源、数学、计算机科学、机电一体化、管理、电影与媒体以及工业设计等。该团队位于都灵理工大学机械与航空航天工程系（DIMEAS），由 Massimiliana Carello 教授领导。该团队的使命是塑造新一代工程师：各自领域的领导者，代表着各自能力方面的卓越教育。

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挑战

H2politO 团队由都灵理工大学的学生组成，参加了壳牌生态马拉松 (SEM)，这是一项挑战学生团队设计、制造和驾驶最节能汽车的竞赛。该团队使用氢燃料电池汽车参加“原型”类别，并使用混合动力汽车参加“城市概念”类别。该团队面临的主要挑战是减少摩擦和质量，以最大限度地减少燃料消耗。最关键的问题之一是轮辋设计。较轻的轮圈可减少旋转质量，从而降低能耗并改善车辆的动态性能。必须优化该特定部件的几何形状：必须确定理想的结构和质量分布，同时还要考虑制造限制。对于这些开发任务，H2politO 团队必须应用复杂的计算机辅助工程 (CAE) 工具，这些工具将支持仿真驱动的设计流程，并通过提出进一步改进车辆的可能设计方向来实现早期决策。

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解决方案

H2politO 团队应用 Altair 的 HyperWorks 套件来设计和优化轮圈。这些工具使他们能够考虑任何技术限制，例如轮胎设计规范以及可能适用于所选轮圈制造技术的限制，在本例中为车削和铣削。该团队想要使用的材料是铝合金。为了优化轮圈结构，学生们使用了 HyperWorks 中包含的 Altair 有限元求解器和优化工具 OptiStruct。第一步是定义组件的设计空间，在本用例中是全轮辋圆柱体（分为不同区域），包括轮毂连接区域和轮胎轮廓。然后应用发生的载荷和其他边界条件。以下优化研究模拟了轮圈的真实测试，将力施加到靠近轮毂的最关键区域。由此产生的质量分布为轮圈的详细 CAD 模型提供了基础。最后一步，团队使用静态分析来验证结果。

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运营影响

The use of Altair’s HyperWorks suite and the included optimization tool OptiStruct allowed the team to achieve a weight reduction of around 18%, compared to last year’s wheel rim design. This weight saving reduced rotating mass, and resulted not only in less weight, but also improved the car‘s handling and dynamic behavior. The wheel rims were tested on the track during the Shell Eco-marathon Europe 2015, and demonstrated a good behavior during all steps of the race. The team was able to increase the performance of the vehicle by delivering an ideal mass distribution and by enabling a CAE-driven design process, which resulted in a more streamlined development process. One of the most important benefits of this development approach was the ability to also include the constraints of the desired manufacturing technologies.

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数量效益