Angenommen, ein Student möchte einen Laptop für die Schule kaufen und ihn für FEA- oder CFD-Simulationen verwenden. Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels verfügt ein typischer „Hochleistungs“-Laptop über vier Kerne (d. h. einen „Quad-Core“-Prozessor) und 8 GB RAM. Im Vergleich dazu bietet SimScale den Benutzern Zugang zu 32 Kernen und 60 GB RAM. Das ist etwa die achtfache Rechenleistung. Und das kostenlos.
Andererseits verfügen viele Schulen über Computerlabors mit Hochleistungsrechnern, die speziell auf analytische Berechnungen abgestimmt sind. Leider sind diese Labore nicht in der Lage, die „Ebbe und Flut“ der Schüleraktivitäten zu steuern. Sie sind entweder leer oder überfüllt. Und seien wir ehrlich: Die Studenten haben einfach keine Zeit, in ein Computerlabor zu gehen. Mit SimScale können Studenten von überall auf dem Campus oder sogar auf der Rennstrecke simulieren.
Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viel Rechenleistung für die Simulation benötigt wird, sehen Sie hier eine CFD-Analyse des Heckflügels eines FSAE-Autos. Sie ist zur Ausnutzung der Symmetrie halbiert und hat eine Gittergröße von etwa 3 Millionen Elementen. Mit SimScale dauerte die Lösung dieser Analyse nur 19 Minuten. Wie würde wohl die Strömung über das gesamte Fahrzeug aussehen? Erwarten Sie eine Gittergröße von über 10 Millionen Elementen. Ein typischer Laptop wäre nicht in der Lage, diese Art von Simulation zu bewältigen, aber auf SimScale würde sie in etwa einer Stunde gelöst werden.
Außerdem führen umsichtige Ingenieure nie nur eine Analyse durch, sondern viele Analysen, während sie ihr Design auf der Grundlage der Ergebnisse der vorherigen Simulation weiter optimieren. Die Strategie ist einfach: Je mehr Simulationen Sie durchführen, desto mehr lernen Sie über Ihren Entwurf und desto besser wird er. In der realen Welt simulieren professionelle Konstrukteure so viel wie sie können. Engineering ist ein Spiel mit dem Wissen.
Formula Student Simulation What to Simulate and What not to Waste Time On
Dieses Thema ist einfacher als man denkt. FEA und CFD „verdienen ihr Geld“ mit der Simulation komplexer 3D-Konstruktionen. Wenn es sich bei Ihrer Arbeit nicht um eine komplexe 3D-Konstruktion handelt, sollten Sie ernsthaft in Erwägung ziehen, statt einer Simulationssoftware eine Tabellenkalkulation oder manuelle Berechnungen zu verwenden. Beispielsweise wirken die Stahlrohre eines Space-Frame-Fahrgestells oder eines A-Lenkers als zwei Kraftglieder. Daher lassen sich die Spannungen mit einfachen Tabellenkalkulationen leicht vorhersagen. Das Gleiche gilt für die Dimensionierung der Hardware. Die Durchführung einer FEA an einer Schraubverbindung ist in der Regel wenig bis gar nicht sinnvoll, da das Kosten-Nutzen-Verhältnis bei dem Versuch, die Reibung genau zu modellieren, zu hoch ist.
Der Radpfosten ist jedoch eine großartige Anwendung für FEA. Warum? Er dient mehreren Zwecken, z. B. der Fixierung des Radlagers, der Übertragung von Lasten auf die Aufhängung und der Abstützung der Bremssättel. Daher hat dieses Teil eine komplexe Form mit mehreren Lastpfaden. Da sich die Radaufhängung außerhalb des gefederten Fahrwerks“ befindet, ist es entscheidend, ihre Masse zu minimieren, um die Aufhängungsleistung zu erhöhen. Es ist ein perfektes Gleichgewicht zwischen Leistung und Zuverlässigkeit erforderlich, und eine FEA-Software ist das perfekte Werkzeug, um den Konstrukteur zu unterstützen. Das Gleiche gilt für andere komplexe und stark beanspruchte Komponenten der Aufhängung, der Pedaleinheit und des Antriebsstrangs.
Nie vergessen
Eine Sache, die sich in den letzten 15 Jahren sicherlich nicht geändert hat, ist die Tatsache, dass viele Formula SAE- und Formula Student-Teams vergessen, Dinge aufzuschreiben. In der Eile, das Auto fertig zu stellen, und in der Aufregung, am Wettbewerb teilzunehmen, gehen wichtige Konstruktionsunterlagen und Testdaten verloren. Die Dokumentation ist ein so wichtiger Teil der Konstruktion, dass viele Unternehmen formale Konstruktionsprozesse haben, die speziell darauf ausgerichtet sind. Der größte Vorteil von SimScale ist die Tatsache, dass alles automatisch dokumentiert wird, während Sie es tun. Wenn neue Mitglieder des Teams hinzukommen, können sie einfach auf alle bestehenden FEA- und CFD-Analysen in SimScale zugreifen. Die gesamte Geometrie, die Randbedingungen und die Ergebnisse stehen ihnen zur Verfügung. In SimScale können Projekte kommentiert werden, was eine einfache und direkte Kommunikation zwischen den Teammitgliedern ermöglicht. Das macht das Schreiben von Berichten und das Erstellen von Design-Präsentationen schnell und einfach, und der Zugriff auf die neuesten Informationen ist immer möglich. So können auch Neulinge die Lernkurve schnell erklimmen und sofort einen Mehrwert für das Team schaffen.
Mit kostenlosem Zugang zu enormer Rechenleistung, einer großen Gemeinschaft von Fachleuten und branchenführenden Werkzeugen für die Zusammenarbeit ist die webbasierte FEA- und CFD-Plattform von SimScale ideal für Formula SAE- und Formula Student-Teams geeignet. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, sehen Sie sich die Aufzeichnung meines Webinars an, in dem ich erkläre, wie Sie Formula SAE- oder Formula Student-Konstruktionen mit SimScale optimieren können. Ich empfehle Ihnen auch, diesen Blogbeitrag zu lesen: Wie optimiert man einen Kraftstofftank im Motorsport?
Fastway Engineering mit Sitz in Boston, USA, bietet innovative projektbasierte Lehrpläne für eine breite Palette von CAD- und CAE-Anwendungen. Mit einem agnostischen Ansatz konzentrieren sich die von Ausbildern geleiteten, webbasierten Schulungen weniger auf das WAS, sondern mehr auf das WIE und das WARUM. Die Diskussionen in den Klassen decken ein breites Themenspektrum ab, das von Theorie und Experimenten bis hin zu Strategie und Zeitmanagement reicht.
Ob in einem vollen Klassenzimmer oder im Einzelunterricht, vor Ort oder online, Fastway Engineering bringt den Konstrukteuren bei, wie sie zu besseren Entscheidungsträgern werden. Fastway Engineering vereint die besten Praktiken und die neueste Software, indem es direkt mit CAD- und CAE-Softwareunternehmen, Hochschulen und der Industrie zusammenarbeitet. Fastway Engineering hat sich auf die Entwicklung maßgeschneiderter Schulungslösungen für Kunden spezialisiert und führt auch Projekte in den Bereichen Design und Analyse durch. Füllen Sie das Formular hier aus, um mit Fastway Engineering zusammenzuarbeiten.
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