Per John Morey, un interesse permanente per le auto da corsa in salita porta a un progetto straordinario aiutato da SkyCiv. Crescendo leggendo tutto su moto e auto, ripararli e modificarli, ha concluso che voleva essere la persona che prende le decisioni quando si trattava di mettere insieme le cose. Dai secoli di 20-22, possedeva un'auto da corsa che alla fine è stata rovinata da un incidente. 50 anni dopo, ha riacceso la sua passione per lo sport ed è appassionato di costruire una nuova auto.

genere: Meccanico
Ingegnere: John Morey

“Non posso dirti quanto sia stato facile e utile usare il tuo programma, e ha fatto una differenza significativa per il progetto.”

Informazioni sul progetto

Per questo progetto, John voleva creare un'auto da corsa in salita semplice ma leggera e potente, a partire da un go-kart ingrandito e un motore da 1300 cc. Al momento questo è stato rilasciato, John stava lavorando per costruire effettivamente il suo sogno, e siamo molto entusiasti di vederlo al termine!

figura 1: Macchina da corsa in salita simile a quella progettata da John

La sfida

La priorità principale di questo progetto era la sicurezza del conducente, portando allo sviluppo di un design 3D space frame. Una grande quantità di lavoro è stata dedicata al tentativo di ingrandire il telaio da un piccolo modello a grandezza naturale. In primis, la sfida qui è cercare di mantenere la rigidità e la leggerezza per le forze che si vedrebbero durante la gara.

In questo caso, le auto in salita monoposto a ruote scoperte partecipano al “Formula Libera” classe, il che significa che le auto in questa competizione non sono influenzate da molte regole, rendendo le decisioni ingegneristiche più facili e più indulgenti.

È necessario considerare qui diversi tipi di sospensione, ma il “forcella” il design è stato scelto da John e dal suo team. Per massimizzare il carico aerodinamico per l'auto, John è stato in grado di ottenere la larghezza complessiva dell'auto 2.5 metri, larga quanto il rimorchio richiesto. Queste dimensioni in pianta più grandi danno all'auto più superficie sotto l'auto, favorendo il carico aerodinamico alle alte velocità, che è estremamente importante nelle curve strette e negli angoli.

Un altro aspetto tecnico di questa sfida è l'accelerazione della vettura. Secondo Giovanni, l'accelerazione non deve essere limitata in potenza a pieno regime. Per raggiungere questo obiettivo sono necessari 4WD e circa 400 HP che è del tutto possibile con un sovralimentato 1300 motore cc. Richiede solo un “acceleratore di piume” fuori linea, ma a tutta velocità & carico aerodinamico, è possibile un enorme trasferimento di potenza.

Un sentimento riassuntivo di John:

“Il progetto si è logicamente spostato dal semplice al complesso nel corso di molti anni di iterazioni, pur mantenendo la rigidità, basso peso, e la sicurezza del conducente.”

Come è stato progettato

figura 2: 3Rendering D del prodotto SkyCiv Structural 3D finito

Le auto da corsa in salita sono in circolazione da un po', quindi c'è un bel po' di esistere, conoscenza generale del settore compreso il peso minimo, spessore del muro, costruibilità, raccomandazioni di sicurezza, eccetera. Per questo progetto, il “forcella” il design della sospensione significava che sarebbe stata necessaria una resistenza alla flessione aggiuntiva dei tubi di collegamento.

A mano, design del telaio spaziale quando si assume che i giunti a perno siano estremamente dispendioso in termini di tempo per un progetto come questo. Gli ingegneri che seguono questa strada tendono a commettere errori, e perché in pratica giunti saldati (connessioni fisse) esistere, sarebbe praticamente impossibile completare a mano. È qui che SkyCiv è entrato in gioco per John.

La generazione della geometria del telaio in SkyCiv del progetto si è trasformata in un processo di apprendimento per John. Ha iniziato con un piccolo aspetto dell'auto utilizzando misurazioni prese da disegni disegnati a mano da John, a partire dal cerchio del conducente. Si rese conto che questi calcoli a mano sarebbero stati difficili, così gradualmente ha aggiunto sempre di più alla piccola struttura che aveva mentre imparava a usare il Piattaforma SkyCiv.

Per quanto riguarda le sospensioni a molla, John ha deciso di modellarli come tubi rigidi del telaio, poiché si occupava di forze e sollecitazioni, non la deflessione della molla.

“Sorprendentemente sono stato in grado di farlo dopo poche ore, e le risposte avevano senso in termini di stress che avevo calcolato a mano, così ho iniziato ad aggiungere al mio modello rettangolare singolo e ho finito con l'intera macchina, compreso il gioco della trasmissione a catena e il gioco dell'asta di spinta della sospensione.”

Passare dall'accelerazione e dalle forze in g è stato abbastanza facile per John usando SkyCiv. I diagrammi di base del corpo libero all'interno e in elevazione frontale con accelerazione in g sono stati utilizzati per calcolare i carichi dati i pesi del telaio, che gli sono stati dati automaticamente da SkyCiv.

Per Giovanni, era anche chiaro che la parte superiore del corpo e le gambe del guidatore precludevano le diagonali attraverso quei rettangoli, quindi sono stati approssimativamente progettati a mano come travi. L'ha scoperto durante il raddrizzamento della mia struttura spaziale 50 anni fa che circa 90% della flessibilità torsionale si verifica in questi 2 rettangoli, in una cornice spaziale altrimenti ben triangolata.

I casi di carico del braccio oscillante & i calcoli delle sollecitazioni sono stati eseguiti inizialmente a mano con diagrammi a corpo libero, reso più semplice della situazione esatta, così potrei fare un calcolo a mano, e poi con ulteriore fattore di sicurezza aggiunto.

figura 3: Risultati della deflessione della vista in pianta per un caso di carico di esempio

Come ha aiutato SkyCiv

Per la maggior parte dei progetti meccanici come questo, è necessario un software estremamente robusto e complesso per l'analisi di complessi, parti lavorate. Per Giovanni però, è stato in grado di sfruttare le funzionalità di modellazione e analisi rapida e semplice di 3D strutturale – un modulo non comunemente utilizzato per il design del telaio delle auto da corsa. Solitamente utilizzato per l'edilizia strutturale e il design del telaio, è stato in grado di sfruttare la versatilità della piattaforma SkyCiv per il suo fantastico progetto.

All'inizio del progetto, era imperativo per John confermare alcuni calcoli manuali che aveva completato, ma soprattutto, scopri le deviazioni del suo telaio. I casi di carico per 3 g in curva, 3 g frenata, 3 g accelerazione, 3 g bump erano facili da applicare secondo John.

“…i risultati di sollecitazione/deformazione lineare sono stati facilmente comprensibili sul modello renderizzato, che ha anche un'ottima ombreggiatura.”

figura 4: 3Rendering D Strutturale 3D La sollecitazione assiale risulta dal carico aerodinamico e dai carichi in curva sul telaio

Senza un ausilio software, si aspettava pienamente di arrendersi quando sarebbe diventato troppo. Conoscere le forze a portata di mano con il funzionamento dell'auto, John è stato in grado di utilizzare il risolutore analitico in Structural 3D per ottenere le sollecitazioni dei suoi membri del telaio e le deformazioni risultanti.

John parla del valore del rendering 3D e della rappresentazione dei risultati analitici:

“Ho riscontrato diverse interferenze che non erano evidenti dai miei disegni e sono stato in grado di migliorare diverse posizioni difficili delle aste diagonali. Ciò ha mostrato la strada per molte altre piccole ma importanti modifiche alla forma del telaio e ha salvato molte pagine di modifiche disegnate a mano.”

Deriva dall'applicazione del 3g in curva, frenata, accelerazione, e “colpo” casi di carico, John ha utilizzato i risultati della deflessione per eseguire un controllo incrociato dei calcoli della sua mano e verificarli, permettendogli di apportare modifiche trasversali alla sua struttura spaziale. Ciò era necessario per ottimizzare sia il peso che la rigidità del telaio della vettura. Per esempio, finisce per dover aumentare le dimensioni del telaio attorno alle gambe e all'area dell'anca del guidatore per una maggiore sicurezza in caso di incidente.