方程式賽車的案例
大學生方程式賽車設計及教程
大學生方程式賽車競賽分為靜態項目（工程設計、成本分析、商業計劃演示等）和動態項目（防滑性、加速性、越野性、耐力性以及燃油經濟性等）兩類。由于大多數團隊沒有足夠的資金生產多個原型賽車或進行大量的物理試驗，仿真設計方法就成為大學生獲得最佳賽車設計方案的途徑。
Altair倡導仿真優化技術驅動創新設計的研發理念，借助其一流的仿真工具和獨一無二的優化工具，實現產品的創新設計。Altair憑借在汽車行業豐富的工程經驗，為大學生方程式賽車提供完整的解決方案，從車架輕量化設計、復合材料優化設計、碰撞安全分析和流場分析等，幫助大學生實現更好、更快、更輕的賽車設計目標。
下載仿真優化技術驅動大學生方程式賽車創新設計
下載大學生方程式賽車復合材料優化教程
關于Altair
Altair的產品和服務通過優化對商業和工程信息的分析、管理和可視化，致力于增強客戶的創新力和決策力。Altair目前為私人所有，在全球擁有1500多位員工，分支機構遍及美洲、歐洲及亞太地區。憑借其在產品設計、先進工程軟件和網格計算技術上26年的經驗，Altair不斷為各個行業的客戶創造競爭優勢。了解更多信息，請訪問www.altair.com.cn 市場部：傅玲燕
聯系電話：+86 21 61171666 轉 103
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展開 solidThinking Inspire對接增材制造技術， 設計制造全新方程式賽車轉向柱底座
行業：汽車/方程式賽車
挑戰：設計和制造一個全新的方程式 賽車轉向柱底座
Altair 解決方案：使用 solidThinking Inspire 進行設計，使用電子束熔融技術 制造新部件，以節省設計時間， 減少材料成本，提升產品性能。
優點：基于增材制造方式重新設計了 轉向柱底座 ； 將必要部件數量從四個減少為 一個 ； 節省了 35%的重量（從 500g 減少至 330g） ； 新部件提升了 5 倍剛度 ； 減少了 50%的設計時間 ； 使用新的制造流程，浪費的材 料節省了 90%
背景介紹
MICHAEL Sü? 是德國德累斯頓工業大學（Technische Universit?t Dresden）的研究員，目前他的博士學位研究專注于增材制造/電子束熔融技術。 除此之外，Michael 還與德國 Fraunhofer 增材制造技術和先進材料研究所 （IFAM）合作密切。Fraunhofer IFAM 是歐洲領先的粘合技術、材料科學和制 造技術領域研究機構之一。
Michael試圖尋找一個案例，應用于他的研究報告。此時他回想起了曾經參 與學生方程式賽車隊時的經歷。Michael說，“我曾在一個方程式賽車隊中工作， 并希望能夠幫助到德累斯頓大學的在校車隊。我請ELBFLORACE電動方程式 賽車隊推薦一個從事該項目的志愿者，以便深入合作。由此，Michael遇到了德 累斯頓工業大學在校學生Lucas Hofman。
挑戰
Michael 和 Lucas 一起，開始在汽車上尋找一個最有重新設計必要的部件， 并以增材制造/電子束熔融方式生產。最終，他們選定的部件是方程式賽車的轉 向柱底座。Lucas 指出，“當前的轉向柱底座有四個不同的區域，彼此之間有著不同的角度。
展開 HyperWorks 迎接學生方程式賽車的嚴峻挑戰
行業：高校
挑戰：實現車身減重同時提高性能
Altair 解決方案：HyperWorks優化工具
優點：提高車身剛度的基礎上實現車輛減重 ； 加速研發流程 ；節省材料 ； 減少物理試驗次數 ； 在比賽中名列前茅
背景介紹
學生方程式競賽是一項國際性的大學生設計競賽，該賽事由美國汽車工程師學 會（SAE）于1981年提出并于1998年在歐洲推廣。SAE指出，該項比賽的宗旨是“通過小型、方程式車輛競賽來訓練本科生和研究生的構思、設計及生產能力。”多年 來，學生們已經研發出創新的內燃動力車，并從2010年開始舉辦了電動車競賽項目。
車輛越輕，車輛的加速和操縱性能越好，車輛也越省油。學生方程式賽車重量 通常在150Kg到300Kg之間。這一數值很大程度取決于車身的優化程度以及隊員們的設計理念（如輕量化設計會使用單缸發動機配備10寸輪轂，而動力性設計會使用4 缸發動機配備13寸輪轂）。通常情況下，新團隊設計的賽車的優化程度要低于經驗 豐富團隊的設計方案。
學生方程式競賽分為靜態項目（工程設計、成本分析、商業計劃演示等）和動態項目（防滑性、加速性、越野性、耐力性以及燃油經濟性等）兩類。由于大多數 團隊沒有足夠的資金生產多個原型賽車或進行大量的物理試驗，他們不得不求助于虛擬設計方法來獲得最佳的設計方案。近來，斯圖加特大學的兩支隊伍在比賽中表 現出色。這一成績均得益于賽車生產之前HyperWorks在設計方案模擬和車輛減重方面的應用。兩隊的動力系統不同，但在HyperWorks應用上都獲得了顯著的成效。
挑戰
在減輕重量的同時提高車身性能是學生方程式賽車設計生產的根本途徑。
展開 Altair網絡培訓——Altair大學生方程式賽車輕量化設計解決方案
主題：Altair大學生方程式賽車輕量化設計解決方案
時間：2016年4月27日14:00 ~ 16:00
內容介紹：Altair是世界領先的工程技術開發者，其HyperWorks系列軟件是一套杰出的CAE仿真平臺，它整合了一系列一流的工具，包括建模、分析、優化、可視化、流程自動化和數據管理等解決方案，在線性、非線性、結構優化、流固耦合、多體動力學、流體動力學等領域有著廣泛的應用。本期研討會將著重介紹Altair在方程式賽車輕量化設計方面的應用：
? HyperMesh高效前處理技術
? OptiStruct結構優化、復合材料鋪層優化設計技術
? Altair多物理場求解技術
? 方程式賽車輕量化設計相關應用
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中國大學生方程式汽車大賽2016賽季活動方案
展開 
案例分享 | 大學生方程式賽車隊進行賽車軸承座部件優化、減重
德國帕德博恩（Paderborn）大學生方程式賽車隊進行賽車軸承座部件優化、減重
我們已經展示了MSC Apex Generative Design的潛力，以下為帕德博恩大學生方程式賽車隊為他們的賽車設計的軸承座部件——該部件用于支撐車輪軸承，屬于懸架的一部分。
這是一個很典型的案例，因為軸承座一方面要需要承受非常復雜的負載工況，同時對輕量化設計具有迫切需求。由于大賽要求參賽者每年開發一款新的賽車，仔細檢查每一個零件，以提升競爭優勢，因此設計過程中需要進行大量的零件設計優化。MSC仿真工具，例如：Adams 和 MSC Nastran 被用于進行后續的部件優化。
▲ 采用MSC Apex Generative Design進行增材制造設計
開發過程首先從基于Adams的多體動力學仿真中獲取載荷開始，Adams模型模擬了整個懸架的多種工況，包括所有連接點的坐標和作用力。
這些信息被用于建立優化模型并定義其目標。
在 MSC Apex Generative Design中定義了一個盡可能大的設計空間（如上圖所示）。
在這個方程式賽車項目中，對應輪輞內的空間減去叉形臂的安裝空間以及所選的制動系統。運行MSC Apex Generative Design優化算法，設計空間內的材料在確保滿足各種邊界條件、約束以及優化目標的前提下會被盡可能的削減。
展開 2019中國大學生方程式賽車應用技術培訓
Altair一直致力于為全球的學生團隊提供最好的技術來設計和優化高性能、 輕量化且創新的賽車。今年我們也將一如既往地提供技術支持，為“2019中國大學生方程式汽車大賽”助力。
為幫助贊助車隊在2019賽季取得最佳成績，充分發揮Altair幾款優勢工具在車輛設計和優化中的作用，我們將面向所有贊助車隊推出三期網絡技術培訓，涵蓋HyperMesh、OptiStruct在方程式賽車中的最典型應用及最新功能，以幫助大學生車隊實現更快、更好、更輕的賽車設計目標。所有Altair贊助車隊均可報名參加，請點擊文末“立即報名”進行注冊。
同時，Altair也歡迎其他感興趣的人員注冊參加此次網絡技術培訓。
展開 基于 midasMeshFree的中國大學生方程式賽車輪輻的設計與分析
基于 midasMeshFree的中國大學生方程式賽車輪輻的設計與分析
中國大學生方程式汽車大賽（簡稱“中國 FSC”）是一項由高等院校汽車工程或汽車相關專業在校學生
組隊參加的汽車設計與制造比賽。各參賽車隊按照賽事規則和賽車制造標準，在一年的時間內自行設計和
制造出一輛在加速、制動、操控性等方面具有優異表現的小型單人座休閑賽車，能夠成功完成全部或部分
賽事環節的比賽。
輪輻的穩定性直接影響到比賽結果的好壞，所以輪輻的設計與分析一直是重中之重，該案例運用
midasMeshFree 對輪輻進行拓撲優化并對其進行靜力分析，并與 ansys 的分析結果進行對比來驗證設計與結
果的準確性。
全部內容請下載PDF查看
基于 midasMeshFree的中國大學生方程式賽車輪輻的設計與分析.pdf
展開 一級方程式賽車的空氣動力學測試規定有多嚴格？
即將到來的一級方程式賽季有望成為令人振奮和心跳加速的奇觀。國際汽車聯合會 (FIA )委員會提出了一系列新的設計法規，這些法規將推動駕駛員和車輛安全的極限。團隊將有機會在限制范圍內發揮創意，升級地板彎曲、側視鏡、燃油冷卻、防滾架設計等。隨著新的測試限制到位以確保符合 FIA 規定，競爭勢必會非常激烈。邁阿密大獎賽見證了 Max Verstappen 奪得第一，而現在，邁凱輪正在為 Autodromo Enzo e Dino Ferrari 的艾米利亞羅馬涅大獎賽做準備。雖然比賽日期因洪水而推遲，但我們仍然可以期待一個令人難忘的高速驚險和溢出賽季！
一級方程式賽車的空氣動力學測試限制 (ATR) 是什么？
直到 2008 年，F1 才對空氣動力學測試時間沒有限制。一些頂級車隊，如寶馬索伯、本田、威廉姆斯和豐田，正在投資數百萬美元來運營風洞。這些團隊還在其設計驗證周期中使用了計算流體動力學 (CFD) 工具。當時，寶馬索伯車隊使用的是擁有 4000 個英特爾核心的 Albert 3 超級計算機。賽車當局很快意識到，部署測試限制是必要的，以避免少數可以將資金投入 24/7 風洞測試和多核 CFD 模擬的車隊獲得不公平的優勢。2009 年，作為限制測試時間的一步，一級方程式車隊協會 (FOTA)簽署了資源限制協議，今天，一級方程式車隊必須遵守這些測試限制。不遵守這些規定將招致處罰。
車輛設計的 3D 表示（物理或數字）稱為受限空氣動力學測試幾何 (RATG) ，并且團隊每年分配 6 個空氣動力學測試周期 (ATP) 。第一個測試期在第 9 周結束時。第二、第三和第五個測試期各持續八周。第 4 個測試期分配了 10 周時間，包括為期 14 天的夏季工廠停工。最后一次或第 6 次測試期在 12 月 31 日結束。
展開 simsolid在大學生方程式賽車比賽正向開發階段的應用
項目背景
該項目為本單位正在進行的2019年全國大學生方程式賽車比賽初期模型設計驗證階段，以前用solidworks進行建模后通常借助hyperworks進行前處理和分析工作，這樣往往會花掉大量時間在網格劃分上。現借助simsolid可以進行快速高效的力學分析過程，現作簡要介紹。
項目實施過程
前期進行了試驗模態和計算模態的驗證比對，驗證了模型的有效性，誤差在合理范圍內（在上一篇https://www.yqgqt.org.cn/content/post/430996中已介紹過），這里就不累述。
先進行付材料屬性和部件間的鏈接設置并檢查沒問題后進行下一步
對底座進行約束
模擬駕駛員的重量和施加載荷的位置
計算后可查看結果如上圖。其位移量和hyperworks中相同工況下的計算結果誤差不大。
總結
通過實際正在進行的項目進一步驗證了simsolid在靜力學分析方面的高效和準確度。simsolid不僅界面友好非常適合初學者上手，而且能夠更高效地解決工程問題，這位我單位參加今后每一年的大學生方程式賽車設計比賽提供了很好的輔助手段，望奧泰爾的軟件工程師在今后的軟件優化階段提供更廣闊的分析方法、途徑和計算精確度。
展開 大學生方程式賽車借助OptiStruct 實現輕量化和燃料效率最大化
行業：大學生方程式賽車
挑戰：如何為大學生方程式賽車減輕 重量和提高性能。
Altair 解決方案：使用HyperWorks進行優化。
優點：在保持或提升組件剛度的 前提下減輕賽車重量 ； 加快研發速度 ； 節省材料并可進行實際測試 ； 在比賽中取得優異成績
背景介紹
每年一屆的大學生方程式汽車大賽由英國機械工程師學會(IMechE)在英國一級方程式銀石賽道舉辦。來自世界38個國家/地區的178支報名隊伍將在2014年展開激烈的角逐。想要獲得勝利，各隊需要展現出他們在技術、工程、設計和制造方面的高超技藝。他們還要考慮到商業車賽的新發展方向，同時反映出該行業的挑戰和需求。在設計高速高效的先進賽車時，降低重量至關重要。車輛越輕，其加速和操控性能就會越好，而且還會提高燃油效率。
杜倫大學電動賽車團隊(DUEM)是一支英國隊伍，由一群擅長設計、裝配和駕 駛電動賽車的學生組成。該隊伍從工程系所有年級吸納了具有不同經驗水平的成員。為參加車賽，學生們自發利用課外時間從事相關項目和技術工作。
這支隊伍計劃憑借全碳纖維單體式車殼和創新式空氣動力學設計參加2015年 世界太陽能汽車挑戰賽。在報名參加英國大學生方程式汽車大賽和世界太陽能汽車 挑戰賽之后，DUEM正在著手設計和裝配其首款1級大學生方程式賽車，這款賽車 于2014年夏季亮相銀石賽道。該車將完全依靠電力驅動，并配備鋼制空間管陣式車 架、碳纖維車身和LiPO4電池，同時使用業內領先的空氣動力學軟件降低風阻。 DUEM 車隊對自己的創新設計十分自豪。
挑戰
DUEM希望在該項目中展示出他們如何通過優化立柱設計來應對多個荷載工況，從而憑借最新的輕量化技術來提高賽 車效率和速度。
展開 Ansys高校系列專題：方程式賽車的智能化仿真設計【今日16:00 直播】
今日16:00，Ansys官方『Ansys高校系列專題：方程式賽車的智能化仿真設計』研討會研討會將基于Mechanical、Fluent、Discovery講解賽車結構與熱流體核心仿真，建立從概念驗證到詳細分析的完整研發流程。感興趣的下滑預約學習??
時間：5月13日（星期三），16:00-17:00
內容簡介：
1、基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery，講解方程式賽車結構與熱流體核心仿真，包括剛度、拓撲優化、疲勞、碰撞；電池散熱、電機散熱，電化學分析等。
2、建立從概念驗證、方案對比到詳細分析的完整仿真思路，提升問題定位與設計優化能力。
3、將仿真嵌入賽車研發流程，實現仿真驅動設計，提升性能、縮短周期、提高研發效率。
講師：
鄭麗堃 | 神州數碼（中國）有限公司 結構工程師
鄭麗堃，從事結構仿真分析10年，主要擅長結構非線性經濟學評估、動力學系統評估和系統聯合仿真。熟悉Ansys mechanical、nCode等軟件。
孟棟棟 | 神州數碼（中國）有限公司 流體工程師
孟棟棟，從事CFD仿真7年時間，主要擅長電池熱管理（BTMS）、換熱器性能優化及復雜多相流分析領域。熟悉Ansys Fluent等主流仿真工具。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
(web: https://www.yqgqt.org.cn/links/22)
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技術鄰簡介：
技術鄰，是一家深耕工科制造業領域逾二十年的專業技術平臺。
我們的服務覆蓋力學、機械、材料、航空、交通運輸、電子電氣、通信、化工、能源、船舶、冶金、建筑土木、水利測繪等眾多專業方向。
展開 
保時捷攜手Ansys助推99X Electric在E級方程式中獲歷史性勝利
Ansys新一代仿真解決方案助力全電動節能賽車獲得關鍵的競爭優勢
主要亮點
保時捷賽車運動部門（Porsche Motorsport）依靠Ansys技術大幅改善能量管理，進而在墨西哥城E-Prix比賽中獲得勝利
雙方展開合作使車隊工程師能夠迅速設計出定制的高效動力總成，以幫助防止能量損耗
在Ansys行業領先仿真解決方案的技術支持下，保時捷賽車運動部門的99X Electric電動方程式賽車在墨西哥城E-Prix的Autodromo Hermanos Rodriguez賽道上，一舉包攬2022年ABB FIA E級方程式世界錦標賽第三輪賽事的冠亞軍，鞏固了其在賽車歷史上的領先地位。憑借采用Ansys解決方案優化電動效率的99X Electric Gen2動力總成，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊的車手Pascal Wehrlein駕駛94號賽車，以47分20.404秒的成績勇奪第一。他的隊友André Lotterer駕駛36號賽車獲得第二名的好成績，兩人共同為車隊實現了“包攬冠亞軍”的歷史性勝利。
在墨西哥城Autodromo Hermanos Rodriguez賽道上比賽，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊面臨著重大的工程挑戰。作為E級方程式第八賽季中唯一的永久性賽道，這條賽道不僅需要各車隊在彎道時靈活控制驚人的速度，而且還需要在長直道上加足馬力展開角逐，這就要求他們能夠靈活應對加速與減速的突然轉換。
展開 基于Altair Inspire的方程式賽車懸架吊耳結構仿真及拓撲優化設計
概述：
對于方程式賽車來說，輕量化程度對于其比賽成績的提高具有極其重要的意義。本篇文章主要使用Altair Inspire對于方程式賽車的懸架吊耳進行結構仿真并通過多次迭代拓撲優化的方式對其進行輕量化處理。由最終優化之后的仿真數據可看出在保證其結構穩定的情況下吊耳經過優化后重量降低了39.77%，在一定程度上實現了輕量化的目標。
工況說明：
根據今年車隊賽車車重以及懸架設計，設定吊耳的安全載荷約為588N，同時吊耳以螺栓連接的方式固定在車身上，在仿真中可將吊耳與車身的連接以及所受載荷簡化為螺栓連接以及作用于孔的分布力。同時參考懸架的設計通過計算可得力的方向與豎直方向夾角為15°斜向下。
設計過程：
首先根據賽車懸架以及車身的工況確定吊耳的尺寸以及孔位，并在catia上完成吊耳的初代模型的構建，如圖1所示。需要注意的是由于是初代模型所以此時可以稍微將模型的體積設置得大一點。
圖1 吊耳初代模型
之后將初代模型導入inspire當中，在分割好區域以及設置好工況之后進行第一次的結構仿真，第一次結構仿真結果如圖2。
圖2 第一次仿真結果
然后便進行第一次拓撲優化，由于我們只打算進行2次迭代優化，所以需要盡可能地提高優化效率，故在設置厚度約束時我們的最小厚度從1mm開始設置，每次增長1mm直到不再出現運行將超過15min的提示，此時我們設置的最小厚度為5mm，同時相應的最大厚度約束為15mm，同時優化目標選擇最大化剛度，如圖3所示。
圖3 優化參數設置
在拓撲優化計算完成之后得到了第一代優化結果，如圖4所示。以此結果為參考在inspire中構建第一代優化模型如圖5所示。需要指出的是可以利用模型的對稱性簡化該建模過程。
展開 一級方程式賽車模型 ￥10
一級方程式賽車（2021 年概念）
solidworks 2016
stp
保時捷攜手Ansys助推99X Electric在E級方程式中獲歷史性勝利
Ansys新一代仿真解決方案助力全電動節能賽車獲得關鍵的競爭優勢
主要亮點
保時捷賽車運動部門（Porsche Motorsport）依靠Ansys技術大幅改善能量管理，進而在墨西哥城E-Prix比賽中獲得勝利
雙方展開合作使車隊工程師能夠迅速設計出定制的高效動力總成，以幫助防止能量損耗
在Ansys行業領先仿真解決方案的技術支持下，保時捷賽車運動部門的99X Electric電動方程式賽車在墨西哥城E-Prix的Autodromo Hermanos Rodriguez賽道上，一舉包攬2022年ABB FIA E級方程式世界錦標賽第三輪賽事的冠亞軍，鞏固了其在賽車歷史上的領先地位。憑借采用Ansys解決方案優化電動效率的99X Electric Gen2動力總成，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊的車手Pascal Wehrlein駕駛94號賽車，以47分20.404秒的成績勇奪第一。他的隊友André Lotterer駕駛36號賽車獲得第二名的好成績，兩人共同為車隊實現了“包攬冠亞軍”的歷史性勝利。
在墨西哥城Autodromo Hermanos Rodriguez賽道上比賽，泰格豪雅保時捷電動方程式車隊面臨著重大的工程挑戰。作為E級方程式第八賽季中唯一的永久性賽道，這條賽道不僅需要各車隊在彎道時靈活控制驚人的速度，而且還需要在長直道上加足馬力展開角逐，這就要求他們能夠靈活應對加速與減速的突然轉換。完美的比賽策略和最佳的能量管理是致勝的關鍵。
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