Supongamos que un estudiante quiere conseguir un portátil para la escuela y utilizarlo para la simulación FEA o CFD. En el momento de escribir este artículo, un típico portátil de «alto rendimiento» viene con cuatro núcleos (es decir, un procesador de «cuatro núcleos») y 8 GB de RAM. En comparación, SimScale da a los usuarios acceso a 32 núcleos y 60 GB de RAM. Es decir, unas ocho veces más potencia de cálculo. De forma gratuita.
Por otro lado, muchas escuelas tienen laboratorios de computación, que cuentan con máquinas de alto rendimiento que están específicamente ajustadas para el cálculo analítico. Por desgracia, estos laboratorios no son eficientes a la hora de gestionar el «flujo y reflujo» de la actividad de los estudiantes. O están vacíos o abarrotados. Además, seamos sinceros, los estudiantes no tienen tiempo para ir a un laboratorio de informática. Con SimScale, los estudiantes pueden simular desde cualquier lugar del campus, o incluso en la pista.
Para tener una idea de cuánta potencia de cálculo se necesita para la simulación, aquí hay un análisis CFD del alerón trasero de un coche FSAE. Está cortado por la mitad para aprovechar la simetría y tiene un tamaño de malla de unos 3 millones de elementos. En SimScale, este análisis tardó sólo 19 minutos en resolverse. Me pregunto cuál sería el flujo en todo el vehículo. Es de esperar que el tamaño de la malla sea de más de 10 millones de elementos. Un ordenador portátil normal no sería capaz de realizar este tipo de simulación, pero en SimScale se resolvería en aproximadamente una hora.
Además, los ingenieros prudentes nunca realizan un solo análisis; llevan a cabo muchos a medida que siguen optimizando su diseño, basándose en los resultados de la simulación anterior. La estrategia es sencilla: cuantas más simulaciones se realicen, más se aprenderá sobre el diseño y mejor será éste. En el mundo real, los diseñadores profesionales simulan todo lo que pueden. La ingeniería es un juego de conocimientos.
Simulación de Fórmula Estudiantil Qué simular y en qué no perder el tiempo
Este es en realidad más fácil de lo que uno podría pensar. FEA y CFD «se ganan el pan» simulando diseños 3D complejos. Si lo que está trabajando no es un diseño 3D complejo, entonces considere seriamente el uso de una hoja de cálculo o cálculos manuales en lugar de un software de simulación. Por ejemplo, los tubos de acero de un chasis espacial o un «brazo en A» de suspensión actúan como miembros de dos fuerzas. Por lo tanto, las tensiones pueden predecirse fácilmente mediante simples cálculos en una hoja de cálculo. Lo mismo puede ocurrir con el dimensionamiento del hardware. Por lo general, resulta poco o nada útil realizar un análisis de elementos finitos en una junta atornillada, ya que la relación coste/beneficio de intentar modelar con precisión la fricción es demasiado elevada.
El montante de la rueda, sin embargo, es una gran aplicación de AEF. ¿Por qué? Sirve para varios propósitos, como sujetar el rodamiento de la rueda en su sitio, transferir cargas a la suspensión y soportar las pinzas de freno. Como resultado, esta pieza tiene una forma compleja con múltiples trayectorias de carga. Dado que el montante de la rueda se encuentra fuera del «chasis amortiguado», es fundamental minimizar su masa para aumentar el rendimiento de la suspensión. Se necesita un equilibrio perfecto entre rendimiento y fiabilidad, y un software de AEF es la herramienta perfecta para ayudar al diseñador. Lo mismo ocurre con otros componentes complejos y sometidos a grandes esfuerzos en la suspensión, el conjunto de pedales y la transmisión.
Nunca te olvides
Una cosa que ciertamente no ha cambiado en los últimos 15 años es la realidad de que muchos equipos de Fórmula SAE y Fórmula Student se olvidan de anotar las cosas. En la loca carrera por terminar el coche, y la emoción de estar en la competición, la documentación crítica del diseño y los datos de las pruebas se pierden. La documentación es una parte tan importante de la ingeniería que muchas empresas tienen procesos de diseño formales centrados específicamente en ella. La mayor ventaja de SimScale es el hecho de que todo se documenta automáticamente a medida que se hace. A medida que los nuevos miembros se unen al equipo, simplemente pueden acceder a todos los análisis FEA y CFD existentes que están en SimScale. Toda la geometría, las condiciones de contorno y los resultados están al alcance de la mano. En SimScale, los proyectos se pueden comentar, lo que permite una comunicación fácil y directa entre los compañeros de equipo. Esto hace que la redacción de informes y la creación de presentaciones de diseño sean rápidas y sencillas, y que el acceso esté siempre disponible con la información más reciente. Esto también permite a los recién llegados escalar la curva de aprendizaje rápidamente, para que puedan añadir valor al equipo de inmediato.
Con el acceso gratuito a una enorme potencia de cálculo, una amplia comunidad de profesionales y herramientas de colaboración líderes en el sector, la plataforma de análisis de elementos finitos y CFD basada en la web de SimScale es ideal para los equipos de Fórmula SAE y Fórmula Student. Si quiere saber más sobre ella, vea la grabación de mi seminario web, en el que explico cómo optimizar los diseños de la Fórmula SAE o la Fórmula Student con SimScale. También te animo a que leas esta entrada del blog: ¿Cómo optimizar un depósito de combustible en los deportes de motor?
Con sede en Boston (EE.UU.), Fastway Engineering imparte innovadores planes de estudio basados en proyectos en una amplia gama de aplicaciones CAD y CAE. Con un enfoque agnóstico, la formación dirigida por un instructor y basada en la web se centra menos en el QUÉ y más en el CÓMO y el PORQUÉ. Las discusiones en clase cubren una amplia gama de temas, desde la teoría y la experimentación hasta la estrategia y la gestión del tiempo.
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