设计仿真 | MSC Apex与MSC Nastran联合仿真颠覆竞技运动自行车性能设计

项目背景

Kú Cycle是一家总部位于荷兰的公司，提供自行车设计和性能解决方案，使骑手和车身能够完美契合。他们认为，骑手的定位应该独立于自行车，因此将自行车装配服务从购买后服务重新定位为购买前服务。引入了一种新的生产流程（按订单生产）和一种完全不同的销售模式，其目标是：交付运动员成绩。

Kú Cycle在开发一款受F1启发的铁人三项自行车时使用了MSC Apex，其中车辆的前部对气流至关重要。当验证概念时，MSC Apex为他们提供了所需的信心，以致力于关键结构部件的原型设计和制造所需的昂贵工具。

 挑 战 

现代铁人三项是一项严重依赖自行车和骑手的高效空气动力学性能的运动。F1赛车的设计使其能够操纵气流，沿着对车手有利的路径行驶。Kú Cycle的目标是制造一辆能引导自行车和骑手周围气流的自行车。

这项任务要求Kú Cycle彻底重新设计自行车的车架、车叉和车把，以便位于自行车前部附近的部件能够主动地操纵气流，使骑手受益。

使用有限元分析的虚拟样机是一种应用于许多行业的技术。在Kú Cycle的案例中，允许结构在任何物理制造之前进行优化。利用MSC Apex和MSC Nastran建立和求解有限元模型，采用线性静态和动态分析求解序列。

解决方案

Kú Cycle成功的关键因素之一是，他们决定在投资生产设备之前，利用有限元分析并使用MSC Apex进行实时的探索设计修改。有限元分析为Kú Cycle提供了设计结构如何响应相关ISO结构测试的预测，并告知了整个模型的关键位置

对原始模型的有限元分析表明，在车把/枢轴箱接口处存在一个值得关注的区域，这将导致需要对其不同的迭代分析进行评估。将盘式制动器纳入设计中（不需要轮辋-卡钳制动器支架）意味着转向枢轴箱SPB可以战略性地定位在自行车手的两臂之间.

然后使用MSC Nastran对模型进行求解，以评估静态、疲劳和冲击载荷情况。在完成这项评估后，Kú Cycle能够使用Fork Airstream技术（FAST）为一种高大的自行车车叉申请专利，从而消除了对传统车叉转向和车架头管的需要。

 结  果 

以往仅基于物理测试的开发方法通常不足以确保结构不会失效。在许多情况下，公司需要投资昂贵的原型机，但几乎不能保证他们的设计能够满足要求。以MSC Apex为核心的战略为企业提供了在任何制造之前对虚拟结构进行评估的手段.

Kú Cycle现在生产了一款专为铁人三项比赛设计和制造的新自行车。Kú TF1通过采用CAE技术和一级方程式实践，提供各种相关的性能解决方案，以创造一种空气动力学和结构高效的车辆。