設計仿真 | MSC Apex與MSC Nastran聯合仿真顛覆競技運動自行車性能設計

項目背景




Kú Cycle是一家總部位于荷蘭的公司,提供自行車設計和性能解決方案,使騎手和車身能夠完美契合。他們認為,騎手的定位應該獨立于自行車,因此將自行車裝配服務從購買后服務重新定位為購買前服務。引入了一種新的生產流程(按訂單生產)和一種完全不同的銷售模式,其目標是:交付運動員成績。

設計仿真 | MSC Apex與MSC Nastran聯合仿真顛覆競技運動自行車性能設計的圖1


Kú Cycle在開發一款受F1啟發的鐵人三項自行車時使用了MSC Apex,其中車輛的前部對氣流至關重要。當驗證概念時,MSC Apex為他們提供了所需的信心,以致力于關鍵結構部件的原型設計和制造所需的昂貴工具。


 挑 戰 




現代鐵人三項是一項嚴重依賴自行車和騎手的高效空氣動力學性能的運動。F1賽車的設計使其能夠操縱氣流,沿著對車有利的路徑行駛。Kú Cycle的目標是制造一輛能引導自行車和騎手周圍氣流的自行車。


這項任務要求Kú Cycle徹底重新設計自行車的車架、車叉和車把,以便位于自行車前部附近的部件能夠主動地操縱氣流,使騎手受益。


使用有限元分析的虛擬樣機是一種應用于許多行業的技術。在Kú Cycle的案例中,允許結構在任何物理制造之前進行優化。利用MSC Apex和MSC Nastran建立和求解有限元模型,采用線性靜態和動態分析求解序列。


解決方案




Kú Cycle成功的關鍵因素之一是,他們決定在投資生產設備之前,利用有限元分析并使用MSC Apex進行實時的探索設計修改。有限元分析為Kú Cycle提供了設計結構如何響應相關ISO結構測試的預測,并告知了整個模型的關鍵位置


設計仿真 | MSC Apex與MSC Nastran聯合仿真顛覆競技運動自行車性能設計的圖2


對原始模型的有限元分析表明,在車把/樞軸箱接口處存在一個值得關注的區域,這將導致需要對其不同的迭代分析進行評估。將盤式制動器納入設計中(不需要輪輞-卡鉗制動器支架)意味著轉向樞軸箱SPB可以戰略性地定位在自行車手的兩臂之間.


設計仿真 | MSC Apex與MSC Nastran聯合仿真顛覆競技運動自行車性能設計的圖3


然后使用MSC Nastran對模型進行求解,以評估靜態、疲勞和沖擊載荷情況。在完成這項評估后,Kú Cycle能夠使用Fork Airstream技術(FAST)為一種高大的自行車車叉申請專利,從而消除了對傳統車叉轉向和車架頭管的需要。


 結  果 




以往僅基于物理測試的開發方法通常不足以確保結構不會失效。在許多情況下,公司需要投資昂貴的原型機,但幾乎不能保證他們的設計能夠滿足要求。以MSC Apex為核心的戰略為企業提供了在任何制造之前對虛擬結構進行評估的手段.


Kú Cycle現在生產了一款專為鐵人三項比賽設計和制造的新自行車。Kú TF1通過采用CAE技術和一級方程式實踐,提供各種相關的性能解決方案,以創造一種空氣動力學和結構高效的車輛。

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