Овладейте устойчивостта със симулация на инженерни гуми - HAYCAD INFOTECH - Engineering and business solutions

Публикации


Овладейте устойчивостта със симулация на инженерни гуми
event09.10.2023
Овладейте устойчивостта със симулация на инженерни гуми
Симулацията позволява на инженерите на гуми да увеличат устойчивостта на своите продукти и да гарантират, че гумите отговарят на всички спецификации. Водещите компании използват симулацията, за да намерят най-добрия компромис между износването, горивната ефективност и сцеплението с магическия триъгълник; за да проектират интелигентни свързани гуми, които позволяват автоматичен мониторинг на износването и гума като услуга (TaaS); и за да управляват нарастващата сложност на продуктовите си гами чрез модулно проектиране на гуми.

Как гумите могат да причинят замърсяване на въздуха

Когато мислим за замърсяването от автомобилите, обикновено се сещаме за емисиите от ауспуха. Но има и друг източник на замърсяване, който има изненадващо голямо въздействие - гумите.

Според проучване на Имперския колеж в Лондон гумите са отговорни за над половината от емисиите на частици от автомобила - микроскопични частици като сажди и прах, които могат да причинят проблеми с дишането. По време на движението на автомобила гумите постепенно се износват, а отделените малки частици каучук могат да се пренесат във въздуха или да бъдат отмити във водните течения, където причиняват микропластично замърсяване.

Дори при електрическите автомобили се отделят частици от гумите - всъщност допълнителното тегло на батериите и високият въртящ момент, който много електрически автомобили генерират, могат да доведат до по-бързо износване на гумите. Като признание за този проблем, следващото поколение европейски стандарти за емисии, Евро 7, ще вземе предвид емисиите от гуми. Никога не е било по-важно за производителите на гуми да проектират гуми за устойчивост.

Подобряване на устойчивостта на гумите на износване и горивната ефективност - "магическият триъгълник"

Инженерите на гуми често говорят за "вълшебния триъгълник" на изискванията - три основни ключови показатели за ефективност, които съществуват в сложен компромис: износване, съпротивление при търкаляне и сцепление с влажна повърхност. Те могат да се разглеждат и като издръжливост, горивна ефективност и управляемост. Промяната на свойствата на материала на гумата, за да се подобри нейната устойчивост на износване, при равни други условия ще влоши представянето в другите две категории.

Следователно инженерите на гуми искат да оптимизират в рамките на този триъгълник - да намерят дизайн, който да удовлетворява изискванията във всички ъгли на триъгълника, или дори потенциално да разширят границите на триъгълника навън и да подобрят представянето в няколко категории едновременно.

С помощта на симулацията инженерите могат да анализират потенциала на планирания дизайн - неговата издръжливост, горивна ефективност, управление, устойчивост на пробиване, термична устойчивост, хидропланиране, аеродинамично съпротивление и други - преди да се ангажират с производството на прототипи, което потенциално спестява време и средства за разработка и разширява хоризонтите на иновациите. Симулацията позволява на инженерите на гуми да изследват по-голяма част от пространството на дизайна, като използват автоматизирано проектиране на експерименти (DoE) и оптимизация, за да търсят методично най-добрия възможен компромис между факторите.

Модулни гуми
За да подобрят горивната ефективност и да адаптират изживяването при шофиране, автомобилните производители и водачите все повече изискват гуми, които са точно насочени към техните нужди. С възхода на електромобилите и увеличаването на електрическите варианти е необходимо да се разработят нови гуми, които могат да издържат на увеличеното тегло и въртящ момент.

Тъй като гумите стават все по-специализирани, гамата от продукти трябва да се разшири, за да покрие изискванията на всеки клиент. Това поставя по-голяма тежест върху инженерните екипи да разработват повече дизайни на гуми за по-кратки срокове. От гледна точка на устойчивото развитие производството на толкова много прототипи на гуми може да бъде и много разточително. Производителите на гуми трябва да управляват повече складови единици (SKU) от всякога.

Модулните гуми представляват един от начините за справяне с този проблем. Вместо да проектират всяка гума от нулата, екипите разработват общи части за гуми, които могат да се смесват и съчетават в зависимост от специфичните изисквания за даден продукт.


Симулация на приплъзване на гума
Единният подход за моделиране и симулация (MODSIM) ускорява проектирането на модулни гуми. В рамките на MODSIM модулните елементи на гумата могат да се проектират поотделно, но след това автоматично се изграждат в готов продукт от гума. Симулацията се използва за оптимизиране на дизайна на всеки етап от процеса - от първоначалното проектиране на общия каркас до крайния анализ на готовата гума. Отделните компоненти могат да бъдат оптимизирани, като същевременно се отчитат взаимодействията между тях в сглобената гума.



Свързани гуми и гуми като услуга
Управлението на гумите винаги е било важна част от работата на автопарка. В отрасли като превоза на камиони, доставката на пратки, обществения транспорт, отдаването на автомобили под наем и наемането на таксита, автомобилите навъртат десетки или стотици хиляди километри годишно, а операторите често трябва да управляват стотици автомобили. Пробивът може да забави пратката с часове и дори да застраши безопасността, така че износването на гумите е постоянно във фокуса на мениджърите на автопаркове.

Традиционният подход към управлението на гумите изисква редовни проверки и строг цикъл на подмяна. Това обаче е трудоемко и изисква неизгодни компромиси - твърде рядката смяна на гуми крие риск от спукване на гуми, но твърде честата им смяна е разточителна и води до значителни престои. Това е особено важно за новите претенденти в отрасли като споделено пътуване и логистика, за които оптимизираното управление на автопарка предлага ключово конкурентно предимство пред утвърдените играчи.

За да направят управлението на гумите по-ефективно, производителите на гуми са разработили свързани гуми. Те включват сензори, които следят състоянието на гумата, и антенни системи, които предават тези данни на оператора. Те спомагат за модела "гума като услуга" (TaaS), при който производителите на гуми продават гумите не като единични продукти, а като постоянен абонамент.

Електромагнитната симулация може да се използва за разработване на сензори и антени и да се гарантира, че те работят според очакванията дори в трудни условия като вода, сняг и кал. Мултифизичната симулация, задвижвана от MODSIM, означава, че електромагнитният анализ на антени и сензори може да се извършва върху един и същ модел със структурния и аеродинамичния анализ, което гарантира, че всички екипи работят с едни и същи актуални и точни данни.

Резюме
Праховите частици от гумите са основен източник на замърсяване на въздуха и бъдещите регулаторни стандарти за емисиите ще изискват от производителите на автомобили да ги отчитат в данните за емисиите си. Освен това електрическите превозни средства обикновено са по-тежки и по-мощни, което допринася за по-голямо износване. Тези фактори ще допринесат за нарастващия натиск върху производителите на гуми да произвеждат по-дълготрайни и по-устойчиви гуми.

Симулацията помага на производителите на гуми да проектират гуми, които отговарят на все по-строгите спецификации, и да балансират всички компромиси, включително "магическия триъгълник". Симулацията също така позволява на производителите да разработват иновативни нови концепции за гуми, като например модулни гуми и интелигентни свързани гуми. Чрез комбиниране на моделирането и симулацията в единна среда (MODSIM) производителите на гуми могат да ускорят процеса на разработка и да намалят разходите.

Източник

Още публикации

Екипът на Хайкад беше на събитието
event22.01.2024
Екипът на Хайкад беше на събитието "Value Up" на Dassault Systèmes в Малта
Екипът на Хайкад Инфотех се присъедини към събитието Value Up 2024 на Dassault Systemes в Малта, където нашите експерти споделиха вълнуващи технологични идеи и взеха участие в дискусии за бъдещето на софтуерните технологии.
Хайкад Инфотех и Dassault Systemes предоставят големи отстъпки на българските автомобилни компании, работещи със Stellantis
event01.12.2023
Хайкад Инфотех и Dassault Systemes предоставят големи отстъпки на българските автомобилни компании, работещи със Stellantis
Важна възможност за значителни икономии се предоставя на българските фирми в автомобилния бранш, свързани с група Stellantis или фирми от фирмената група. Хайкад Инфотех и Dassault Systemes обявиха специален пакет с изключително преференциални условия за придобиване на лицензи за CATIA и 3DEXPERIENCE до края на 2023 г.
Aкценти от
event30.11.2023
Aкценти от "Automotive Days in Bulgaria 2023" в Стара Загора и Бургас
"Automotive Days in Bulgaria 2023" Обедини Бизнеса с Иновациите в Стара Загора и Бургас.
Виж всички