Simulación dinámica para la competición8 minutos de lectura
Simulación dinámica para la competición.
Este 2023 tendremos un nuevo y novedoso curso en el IAD. Nuestro nuevo curso simulación dinámica para la competición, que está dentro de la actividad CAE (Ingeniería asistida por computadora) y pretende incursionar a los estudiantes dentro de esta área cada vez más solicitada en el mundo Motorsport. En este artículo veremos cómo se trabaja en la simulación dinámica de un auto de competición. Con los avances tecnológicos actuales, tenemos la posibilidad de simular un elemento desarrollado para nuestro vehículo de competición y ver los resultados sin que este último esté girando en la pista.
Como se mencionó en el encabezado de esta nota. La simulación dinámica de un vehículo es una análisis punto a punto del comportamiento del mismo en un escenario de simulación, evaluando así, los elementos que componen el sistema de suspensión, motor, aerodinámica y demás. La pregunta es ¿Para qué nos sirve realizar una simulación dinámica de nuestro vehículo? Simple, para probar elementos nuevos, para probar un setup de una pista específica, para anticiparnos a la fecha de carrera y tener un parámetro muy aproximado de las velocidades y tiempos de vuelta que vamos a tener, entre otros temas más. Este nuevo curso que impartirá el IAD estará a cargo de nuestro docente, el ingeniero Gustavo Aznarez.
Simulación Dinámica.
Esta área de la simulación, que es una de las más importantes, comprende 3 grandes bloques: Diseño, Simulación y Análisis. Esto facilita la definición del vehículo, la configuración de sus simulaciones y la comprensión de sus resultados.
Diseño.
En un software de simulación, el modelo de vehículo tiene muchas partes como un vehículo real: llantas, frenos, resortes y resortes, todo almacenado en una biblioteca a la que puede acceder rápidamente. Y es fácil compartir componentes entre configuraciones. Estos Softwares permiten construir componentes incorporando datos existentes, como curvas de fuerza de golpes de caucho o mapas aerodinámicos. La mayoría permite hacerlo muy rápidamente, gracias a los asistentes de importación de datos que funcionan con la mayoría de los formatos de datos. Si tiene que importar datos en el mismo formato varias veces, se pueden guardar fácilmente plantillas de importación para acelerar el proceso. Estos primeros pasos nos van a dar el modelo de nuestro vehículo antes de la simulación. Cabe aclarar en este punto, que es muy importante estudiar y analizar los datos que carguemos en el Software, un error en los mismos y la simulación nos dará resultados erróneos.
Simulación.
Estos softwares permiten rápidamente obtener una configuración de vehículo eligiendo componentes de su biblioteca para obtener una vista en 3D.
Ingresando los datos de seguimiento para comprender cómo se comporta el vehículo en la vida real. Obtendremos una comprensión más profunda del vehículo mediante el barrido de parámetros de entrada individuales, como la aceleración lateral o la velocidad. También puede recorrer los parámetros del vehículo, como los ángulos de convergencia/comba, las alturas de manejo y la rigidez de los espirales o resortes. Mediante el uso de la función de ejecución por lotes, puede simular fácilmente cientos de combinaciones de parámetros de vehículos.
Se puede evaluar diferentes diseños y configuraciones desde diferentes perspectivas: Investigar la distribución de la transferencia de peso, predecir las alturas de manejo y los movimientos del chasis Importar datos registrados para reproducir vueltas y correlacionarlos con datos medidos, evaluar y optimizar las características de manejo, como el equilibrio y la estabilidad.
Análisis.
Luego de completar la simulación con las herramientas de análisis y visualización , con el procesamiento y la visualización de datos, puede detectar tendencias y desviaciones en los datos. La mayoría de las interfaces de estos softwares permiten una configuración sencilla para que el usuario lo adapte a su experiencia. Desde un usuario novato, hasta el experto.
Simulación de suspensiones.
Otra área que está llena de compensaciones es la cinemática de suspensión. Ya sea que se trate de diseñar una nueva suspensión o configurar un diseño existente, prácticamente todas las decisiones serán una compensación. ¿Mi centro de rolido debe ser bajo para ralentizar la respuesta del chasis o alto para acelerar la respuesta del chasis? ¿Debo tener mucha ganancia de comba por altura o no? ¿Tener una relación de movimiento no lineal me ayudará a controlar la altura de manejo o cambiará demasiado el equilibrio del automóvil cuando esté rodando?
Es evidente que el diseño y la configuración de la suspensión es un campo minado de compromisos, pero ¿qué pasa con las ganancias de rendimiento? ¿Cuánto se puede ganar optimizando un diseño de suspensión?
Ejemplo de simulación:
En este ejemplo, vamos a ver una suspensión delantera para un auto de carreras genérico. El coche tiene dos configuraciones posibles para la suspensión delantera. Una configuración de referencia y una configuración de opción, la última baja los puntos de rótulas internos para los brazos de suspensión superiores unos 20 mm.
Usando un software de simulación, estas dos configuraciones cinemáticas se simulan para una curva típica de baja velocidad. En el medio de la curva, el automóvil estará rolando y girando. La animación a continuación muestra los dos diseños en el estado de la mitad de la curva. El lector observador notará cómo el ángulo de inclinación de los neumáticos es ligeramente diferente entre los dos diseños. El diseño de la opción da como resultado una inclinación ligeramente más negativa para el neumático exterior (alrededor de 0,25 grados más de inclinación negativa en el neumático exterior y 0,25 grados más de inclinación positiva en el interior).
Mediante el uso de datos de neumáticos y modelos de neumáticos, se puede calcular el efecto que tendrá este cambio en la inclinación sobre el agarre. Sin entrar en detalles, los ángulos de inclinación más favorables dan como resultado un aumento del agarre lateral del 2,1 % en el centro de la curva. Esto significa que para la curva de baja velocidad que vimos en este ejemplo, el automóvil puede ir aproximadamente 1 km/h (0,6 mph) más rápido (94 km/h en lugar de 93 km/h). La única diferencia entre estos dos diseños fue mover dos puntos de los anclajes de la parrilla de suspensión unos 20 mm hacia abajo.
Este es solo un ejemplo de cómo se puede utilizar la cinemática para mejorar el rendimiento; pero lo que no hemos cubierto es qué otros efectos tendrán los puntos de captación. Hay una serie de compensaciones que tenemos que considerar. Tal vez no tengamos datos de llantas válidos y aún necesitemos tomar una decisión sobre un diseño o configuración de cinemática. Todos estos aspectos se tratan en nuestro seminario web sobre el diseño y la configuración de la cinemática de suspensión. Cubrirá los aspectos importantes y las compensaciones difíciles que encontrará al diseñar y configurar suspensiones. Lleno de ejemplos como este, sirve como una excelente introducción para cualquiera que desee aprender más sobre cinemática, pero también brinda nuevas perspectivas para cualquier persona con experiencia previa en diseño y configuración de cinemática.
Simulación dinámica para la competición
Autor: Nelson Vigliani
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