CAD CAM和CAE一級(jí)方程式的青睞團(tuán)隊(duì)

Tyrrell Racing Organization的首席設(shè)計(jì)師喬治·萊頓(George Ryton)對(duì)此表示贊同：“在一些大獎(jiǎng)賽停站之間，我們必須重新劃出部分賽車，進(jìn)行改裝，并在不到兩周的時(shí)間內(nèi)完成賽車比賽。”為了幫助他做到這一點(diǎn)，Tyrrell使用Autodesk的AutoCAD Release 12，Autodesk是1990年首次使用的供應(yīng)商.Rinton說(shuō)，繪圖辦公室在推出后的一年內(nèi)完全轉(zhuǎn)換為CAD操作?，F(xiàn)在除了發(fā)動(dòng)機(jī)之外，汽車設(shè)計(jì)的每個(gè)方面都有八個(gè)座位。

雖然Ryton的團(tuán)隊(duì)主要在2D工作，但他聲稱在3D中進(jìn)行實(shí)體建模也很關(guān)鍵。例如，可以評(píng)估燃料箱的變化的質(zhì)量和重心。“在比賽過(guò)程中使用燃料作為燃料的逐漸排空，”他指出，“可以顯著改變汽車的操控性。不同的形狀可以減輕這些影響，但最佳的形狀和尺寸只能通過(guò)使用CAD快速處理替代設(shè)計(jì)。“

自動(dòng)化技術(shù)東部是東海岸領(lǐng)先的自動(dòng)化/機(jī)器人貿(mào)易展，提供微軟，IBM洛克希德馬丁等數(shù)百種最新的組件，控制器和取放器。

同樣，Jordan Grand Prix使用Hewlett-Packard的Precision Engineering / ME10進(jìn)行2D設(shè)計(jì)。該公司的Solid Designer基于面向?qū)ο蟮膶?shí)體建模技術(shù)，可處理3D任務(wù)。這些工具不僅使團(tuán)隊(duì)工程師能夠在冠軍賽期間轉(zhuǎn)換新的或改進(jìn)的設(shè)計(jì)，而且還可以在淡季期間加快完全重新設(shè)計(jì)。

約旦設(shè)計(jì)工程師Robert Stubbings引用了今年的Jordan-Hart 195，它與其前身Jordan-Hart 194有很多共同點(diǎn)。當(dāng)去年秋天設(shè)計(jì)開始時(shí)，只需按一下按鈕就能獲得194的所有數(shù)據(jù)。在新車上。“而不是重新繪制一幅又一幅草圖，”Stubbings指出，“我們現(xiàn)在對(duì)個(gè)性化設(shè)計(jì)采用了更加結(jié)構(gòu)化的方法。”

集成制造。威廉姆斯大獎(jiǎng)賽十年前首次使用CAD開始，但最近才采用完全集成的計(jì)算機(jī)輔助工程包。威廉姆斯研發(fā)工程經(jīng)理Chris Wheatley聲稱這種方法極大地方便了復(fù)合材料制造車身零件。

工程從Autodesk的AutoCAD產(chǎn)品開始，由CADlogic Ltd.提供，將設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)換為零件的計(jì)算機(jī)模型。該模型在計(jì)算機(jī)化流體動(dòng)力學(xué)(CFD)包裝上運(yùn)行，可以指定一系列參數(shù)，包括流動(dòng)模式，速度，迎角，氣溫和表面粗糙度。

使用有限元分析(FEA)添加結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，例如材料厚度和重量。優(yōu)化程序確定最合適的形狀和材料組合，數(shù)據(jù)直接下載到CNC制造中心?；谠撃Ｐ偷墓ぞ咧噶顬閺?fù)合材料零件創(chuàng)建模具，而軟件在Misomex繪圖儀/刀具上生成預(yù)浸料圖案網(wǎng)，用于切割深度。

然后在移動(dòng)到裝配車間之前，將這些形狀在高壓釜中切割，鋪設(shè)和固化;主軟件指定預(yù)浸料的取向角度?；萏乩f(shuō)威廉姆斯使用了大約10種不同類型的預(yù)浸料。“用于切割預(yù)浸料的嵌套設(shè)計(jì)的有效性是如此之高，”他補(bǔ)充道，“廢料現(xiàn)在已成為歷史。我們剩下的只是”意大利面和小角落“。

通過(guò)這種方式，威廉姆斯可以完成從設(shè)計(jì)到最終檢驗(yàn)的部分，而無(wú)需單一圖紙。整個(gè)過(guò)程大約需要六天。

添加分析。在一級(jí)方程式賽車中，使用鋁蜂窩結(jié)構(gòu)和材料，如碳和杜邦公司的“Kevlar”，現(xiàn)在已司空見(jiàn)慣。復(fù)合材料總重量減少20%至25%，同時(shí)改善空氣動(dòng)力學(xué)和車身剛度。用于正面碰撞保護(hù)的吸能鼻模塊和由模制復(fù)合材料部件開發(fā)的車身殼體生存模塊 - 有助于屏蔽駕駛員。

為了充分利用其復(fù)合結(jié)構(gòu)，Ligier團(tuán)隊(duì)使用了COMPOSIC(R)，這是一種來(lái)自Framasoft + CSI的復(fù)合結(jié)構(gòu)分析工具。該軟件應(yīng)用于汽車車身外殼，使Ligier的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠執(zhí)行以下分析功能：

側(cè)面和外殼下表面以及集成翻轉(zhuǎn)桿上的靜態(tài)推力測(cè)試。

碰撞試驗(yàn)表示沖擊速度為11米/秒時(shí)的正面沖擊，此后殼體不得有任何損壞跡象。

零件行為預(yù)測(cè)，從空氣動(dòng)力整流罩到變速箱，再到前橋或后橋總成的部件。

Ligier的分析工程師Christophe Sauvan表示，復(fù)合材料對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化工具的要求特別高。參數(shù)，例如層厚度，纖維類型，層板角度，加固材料和層數(shù) - 與多種模型變量相結(jié)合 - 為F-1設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供了幾乎無(wú)限多種可能的組合，以實(shí)現(xiàn)廣泛的范圍機(jī)械性能。

還必須將這些考慮因素與成本和響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行權(quán)衡。“一級(jí)方程式賽場(chǎng)，”Sauvan解釋說(shuō)，“處于不斷發(fā)展的狀態(tài)，無(wú)論是設(shè)計(jì)，測(cè)試還是制造，交付日期必須降至最低.COMPOSIC幫助我們實(shí)現(xiàn)測(cè)試成本節(jié)約和制造成本經(jīng)濟(jì)效益降低測(cè)試次數(shù)，并優(yōu)化材料利用率。在某些情況下，模擬使我們能夠選擇更便宜，不太復(fù)雜的材料，但最終會(huì)獲得更好的性能。“

舉個(gè)例子，Sauvan引用了車隊(duì)的駕駛艙和后翅片支撐板。通過(guò)優(yōu)化簾布層的方向，Ligier可以在不犧牲強(qiáng)度的情況下加入剛度較小，價(jià)格較低的材料。

并行協(xié)同作用。保持F-1賽車苛刻的產(chǎn)品周期至關(guān)重要的是能夠在內(nèi)部和供應(yīng)商同時(shí)工作。去年邁凱輪車隊(duì)的競(jìng)選活動(dòng)就是一個(gè)很好的例子。隨著新的引擎配置以及1994年面臨的規(guī)則變化，團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向使用Computervision的CADDS 5軟件來(lái)完成1月份的截止日期。

首席設(shè)計(jì)師Neil Oatley解釋說(shuō)：“我們?cè)?0月初確認(rèn)我們將使用新的標(biāo)致V10發(fā)動(dòng)機(jī)參加1994年的冠軍賽。”由于邁凱輪與法國(guó)開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)設(shè)計(jì)了這款車，因此該團(tuán)隊(duì)完成了時(shí)間表。標(biāo)致汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)制造時(shí)以電子方式傳輸CADDS數(shù)據(jù)，使邁凱輪車隊(duì)能夠?qū)⑿聰?shù)據(jù)同時(shí)整合到模型中。

“這種特殊的發(fā)動(dòng)機(jī)在”V“中有一個(gè)集成的熱交換器來(lái)冷卻油，這要求在它周圍設(shè)計(jì)一個(gè)新的冷卻系統(tǒng)，”Oatley說(shuō)道。“說(shuō)明該系統(tǒng)會(huì)對(duì)其他部件產(chǎn)生影響，所以不斷敲擊 - 效果。“

為新的冷卻系統(tǒng)騰出空間涉及改變碳纖維單殼體的后部，其復(fù)雜的3D表面幾乎不可能用手改變。然而，模型的改變只是通過(guò)調(diào)制解調(diào)器傳遞給邁凱輪的分包商進(jìn)行加工。此外，單殼體工具是由堅(jiān)固的工具塊加工而成，如果沒(méi)有CAD輸入，這也是不可能的。

至于1994年的規(guī)則變化，Oatley指出了允許在比賽期間加油的規(guī)則，規(guī)定最低燃油箱限制為200升。較小的尺寸為冷卻系統(tǒng)管道和其他部件留下了更多空間。同樣，邁凱倫使用CV的CADDS物理特性包來(lái)計(jì)算新坦克燃料容量的體積，以及NURBS表面設(shè)計(jì)和實(shí)體建模，以創(chuàng)建新組件和CVNC制造它。

在一級(jí)方程式賽季期間，一場(chǎng)比賽可能會(huì)在最后一輛賽車越過(guò)終點(diǎn)線時(shí)結(jié)束，但另一場(chǎng)比賽剛剛開始：與時(shí)間賽跑。如果沒(méi)有CAD，CAM和CAE的幫助，團(tuán)隊(duì)也可以回家。

規(guī)則變化驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)(FISA)是控制一級(jí)方程式賽車的組織。以下是1995年頒布的規(guī)則變更：

禁止電子和計(jì)算機(jī)輔助液壓系統(tǒng)，以便駕駛員必須更好地控制車輛。

空氣動(dòng)力學(xué)規(guī)則的修訂，以便通過(guò)階梯式縱向底部增加行駛高度，并且擴(kuò)散器長(zhǎng)度減少50%，從而顯著改變汽車后部的下壓。

發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸限制在3升，通常吸氣(無(wú)渦輪增壓器)。

增加最小重量和側(cè)面碰撞測(cè)試。

前翼和后翼的尺寸比1994年中期進(jìn)一步減少。

“這些變化可能是自1983年從地效車轉(zhuǎn)向平底車以來(lái)最全面的變化，”Arrows Grand Prix車隊(duì)技術(shù)總監(jiān)Alan Jenkins說(shuō)。“法規(guī)的各個(gè)要素本身并不特別困難，”詹金斯指出。“問(wèn)題在于所需的設(shè)計(jì)工作量，這些變化幾乎影響到汽車的每個(gè)區(qū)域。”