{"id":13230,"date":"2019-08-31T03:00:28","date_gmt":"2019-08-31T01:00:28","guid":{"rendered":"https:\/\/cfdfeaservice.it\/index.php\/2019\/08\/31\/lottimizzazione-topologica-di-ansys-per-una-vettura-da-gara-piu-leggera-e-piu-robusta\/"},"modified":"2019-08-31T03:00:28","modified_gmt":"2019-08-31T01:00:28","slug":"lottimizzazione-topologica-di-ansys-per-una-vettura-da-gara-piu-leggera-e-piu-robusta","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2019\/08\/31\/lottimizzazione-topologica-di-ansys-per-una-vettura-da-gara-piu-leggera-e-piu-robusta\/","title":{"rendered":"L\u2019ottimizzazione topologica di Ansys per una vettura da gara pi\u00f9 leggera e pi\u00f9 robusta"},"content":{"rendered":"
\n
\"\"<\/div>\n
\n

Riceviamo e pubblichiamo con piacere questo interessante articolo di Paolo Bosetti, assistente al Dipartimento di Ingegneria Industriale dell\u2019Universit\u00e0 di Trento, che spiega come impegare l\u2019ottimizzazione topologica di Ansys Mechanical per realizzare un\u2019auto pi\u00f9 leggera, robusta e facile da costruire.
<\/em><\/p>\n

Per le squadre di studenti di ingegneria delle universit\u00e0 di tutto il mondo la partecipazione alla competizione Formula SAE (FSAE) con la progettazione di una vettura da gara, rappresenta l\u2019occasione di mettere in pratica divertendosi le conoscenze apprese in aula. Il team E-AGLE dell\u2019universit\u00e0 di Trento utilizza le soluzioni di manifattura additiva ANSYS e l\u2019ottimizzazione topologica di ANSYS Mechanical per realizzare un\u2019auto pi\u00f9 leggera, robusta e facile da costruire di una tipica vettura FSAE. Per il team E-AGLE, FSAE non \u00e8 solo una gara, ma rappresenta anche l\u2019implementazione di un\u2019idea innovativa per la progettazione e costruzione del telaio del veicolo. \"\"La squadra, con la collaborazione del team di supporto tecnico ANSYS, ha effettuato le simulazioni usando ANSYS Workbench Additive (componente di ANSYS Additive Suite)<\/a> per produrre un giunto innovativo la cui robustezza dipende pi\u00f9 dalle propriet\u00e0 meccaniche dei materiali e meno dalle saldature, potenzialmente pi\u00f9 deboli. Il giunto permette inoltre di semplificare la fase di produzione, minimizzando la necessit\u00e0 di supporti esterni per mantenere in sede i componenti durante la fase di saldatura. Workbench Additive<\/a> ha permesso al team di rendere una parte tradizionalmente debole del telaio \u2013 il punto di giunzione in cui la sospensione si aggancia al telaio \u2013 una parte integrante del giunto stampato in 3D, anzich\u00e9 un punzone metallico saldato sull\u2019esterno del giunto.\u00a0 Grazie all\u2019eliminazione del punto debole, il telaio \u00e8 risultato pi\u00f9 rigido e meno suscettibile a rotture durante la gara. Per finire, l\u2019ottimizzazione topologica mediante\u00a0 ANSYS Mechanical<\/a> ha permesso di ridurre del 55% la massa di uno dei componenti del veicolo.<\/p>\n

Le origini<\/strong><\/p>\n

Il team E-AGLE Trento \u00e8 nato nel 2016 sotto la direzione della facolt\u00e0 di ingegneria dell\u2019Universit\u00e0 di Trento. Resosi conto di dovere usare la manifattura additiva per la costruzione di alcune componenti del veicolo, il team ha stretto una partnership con la locale azienda per lo sviluppo industriale, Trentino Sviluppo, controllata dalla Provincia autonoma e finanziata dalla UE \u2013\u00a0 per poter accedere ai laboratori di progettazione meccatronica, ProM, gestiti da Trentino Sviluppo Spa, Universit\u00e0 di Trento e Fondazione Bruno Kessler, con la partecipazione di Confindustria Trento. L\u2019accordo portava beneficio a entrambe le parti. Il team E-AGLE aveva necessit\u00e0 di utilizzare le stampanti, le macchine per il taglio laser e altri strumenti innovativi di ProM, mentre quest\u2019ultimo aveva necessit\u00e0 di una case study per dimostrare al mercato le proprie capacit\u00e0. Il progetto FSAE rappresentava il terreno di test ideale. Il team \u00e8 partito da una configurazione a telaio aperto, una scelta diversa dalla monoscocca usata da molti degli altri concorrenti. La scelta di una struttura open-frame comportava la sfida tecnica di individuare la migliore configurazione possibile di tubi metallici e giunti. L\u2019obiettivo era di determinare la geometria di alto livello del telaio ottimizzando un parametro definito come la rigidit\u00e0 torsionale del telaio divisa per il peso del telaio. Dato il gran numero di variabili possibili per quanto riguarda diametro, spessore e posizioni relative dei giunti rispetto ai tubi del telaio, gli studenti hanno eseguito una serie di studi parametrici utilizzando ANSYS Mechanical all\u2019interno dell\u2019ambiente ANSYS Workbench per analizzare tutte le opzioni. Individuare le sezioni e lo spessore dei tubi in ogni punto del telaio era indispensabile per poter rinforzare il telaio nei punti di alto stress e allo stesso tempo minimizzare il peso totale del telaio. Gli studi di simulazione parametrica hanno permesso di determinare la configurazione ottimale di ciascun tubo e giunto in una frazione del tempo che sarebbe stato necessario con i tradizionali sistemi manuali di interazione.<\/p>\n

I dettagli<\/strong><\/p>\n

\"\"\"\"<\/p>\n

Il team E-AGLE di Trento non voleva limitarsi al semplice disegno di un telaio soddisfacente, ma aspirava a introdurre un elemento rivoluzionario che potesse migliorare notevolmente la robustezza e costruibilit\u00e0 del veicolo. Questo elemento innovativo sarebbe stato rappresentato dai giunti del telaio, ovvero i punti in cui tre o pi\u00f9 tubi del telaio si intersecano a formare un angolo. Tradizionalmente per formare il giunto i tubi vengono semplicemente saldati, ma le saldature possono rappresentare un punto di debolezza. Usando\u00a0 ANSYS Mechanical e Workbench Additive, gli ingegneri hanno realizzato un giunto la cui solidit\u00e0 dipendeva pi\u00f9 dalle propriet\u00e0 meccaniche dei metalli che dalle saldature stesse. Hanno inoltre incorporato i punti di collegamento con le sospensioni nel giunto stampato in 3D per eliminare un altro possibile punto di debolezza.\u00a0 Dopo avere determinato le dimensioni ottimali dei tubi del telaio, gli ingegneri hanno usato Workbench Additive per progettare i giunti con un diametro leggermente maggiore in modo tale che le terminazioni dei giunti potessero essere infilate nei tubi del telaio. Il giunto interno risultante ha una serie di creste longitudinali che entrano in contatto con il tubo del telaio esterno. Ci\u00f2 fa s\u00ec che gli stress meccanici tra tubi e giunti siano sopportati principalmente dall\u2019unione meccanica dei giunti nel tubo anzich\u00e9 dalle saldature. La terminazione del tubo del telaio ha una piccola smussatura per ospitare la lega di saldatura. Una serie di piccoli denti disposti a intervalli regolari lungo la smussatura assicurano il mantenimento della giusta distanza tra tubo e giunto. L\u2019estrema precisione della posizione relativa di tubi e giunti presenta due importanti vantaggi:<\/p>\n