ANSYS – Race-Ing. Team FH Dortmund

Einsatz von ANSYS bei der Konstruktion unserer Fahrzeuge

Seit langem kann das Race-Ing. Team auf die Unterstützung von ANSYS bauen. Mit Hilfe der bereitgestellten Softwarepakete können die unterschiedlichsten Simulationen durchgeführt werden. Dank der speziell auf die Anforderungen von Formula Student Teams zugeschnittenen Workshops und einem umfassenden Support können wir die Software schnell und effektiv einsetzen. Die leistungsstarke Simulationssoftware kommt mittlerweile bei fast allen Baugruppen unserer Fahrzeuge zum Einsatz.

So werden zum Beispiel Sicherheitsrelevante Bereiche unserer Monocoques, begleitend zur Konstruktion, auf Ihre Festigkeit überprüft. Die Ergebnisse dieser struktur-mechanischen Analysen sind gleichzeitig die Grundlage für die Sicherheitsnachweise, die für die Formula Student Wettbewerbe eingereicht werden müssen.

Die Festigkeitsanalyse von Faserverbundwerkstoffen ist generell nicht einfach. Mit dem ANSYS Composite PrepPost (ACP) Tool bietet ANSYS eine speziell auf Composite Bauteile zugeschnittene Lösung an. In ACP-pre kann die Materialdefiniton des Laminat-Aufbaus vorgenommen werden. Als Grundlage für diese Materialdefinition dienen die Ergebnisse verschiedener Versuche zur Ermittlung der Materialkennwerte.

Versuche zur Ermittlung der Materialkennwerte

Zugversuch Druckversuch Schubversuch

Monocoque – Front Bulkhead Analyse

Monocoque – Side Impact Structure Analyse

Monocoque – Lap Belt Anbindung Analyse

Monocoque – Anti-Submarine Belt Anbindung Analyse

Monocoque – Main Roll Hoop Anbindung Analyse

Monocoque – Heck-Anbindung Analyse

Bei der Auslegung der Airbox wurde ebenfalls auf ANSYS zurückgegriffen. Zum einen musste sichergestellt werden, dass die Airbox dem Unterdruck unter Vollast standhält, zum anderen wurden CFD Simulationen durchgeführt um zum Bespiel die Saugrohrlängen oder den Öffnungswinkel zu optimieren.

Airbox – statisch-mechanische Analyse

Auch weniger komplexe Bauteile wie zum Beispiel der Kupplungshebel oder die Push-Pull-Bar lassen sich schnell und einfach mit Hilfe von ANSYS optimieren. Auch um neuen Team-Mitgliedern den Umgang mit der Software zu veranschaulichen sind diese einfachen Bauteile gut geeignet.

Push-Pull-Bar – statisch-mechanische Analyse

Motorlagerung – statisch-mechanische Analyse

Kupplungshebel – statisch-mechanische Analyse

Aus Sicherheitsgründen ist im Reglement auch festgelegt, welchen Belastungen das Bremspedal standhalten können muss. Um diese Anforderungen des Reglements zu erfüllen, wurde auch die Pedalerie mit ANSYS konstruktionsbegleitend untersucht.

Bremspedal – statisch-mechanische Analyse

Ausgehend von den auf Motor- und Rollenprüfstand ermittelten Kräften, wurden die Baugruppen unseres Antriebsstrang untersucht.

Differential-Lagerung – statisch-mechanische Analyse

Differentiallagerung_Lagerung

Wheel Hub Rear Axle – statisch-mechanische Analyse

Wheel Hub Rear Axle – statisch-mechanische Analyse (Torsion)

Titan Radbolzen – statisch-mechanische Analyse

Um sicherstellen zu können, dass das neue Öl-Schiebeventil auch unter extremen Bedingungen unseren Motor stets mit Öl versorgt wurden Innen- und Außenteil des Gehäuses auf ihre maximale Ausdehnung in Abhängigkeit von der Motortemperatur untersucht. Die Ergebnisse der maximalen Ausdehnung wurden für die anschließende Fertigung berücksichtigt.

Öl-Schieber-Ventil – Temperatur-Ausdehnung Innenteil

Öl-Schieber-Ventil – Temperatur-Ausdehnung Gehäuse

Die an den Vorjahresfahrzeugen ermittelten Daten wurden für die Auslegung von Fahrwerkskomponenten genutzt. Beispielhaft sind hier die Querlenkerdreiecke und die Fahrwerkskonsolen aufgeführt.