„Szczególnie w poczÄ…tkowej fazie konstrukcji elektrycznej wyÅ›cigówki Volkswagena korzystaliÅ›my na dużą skalÄ™ z symulacji komputerowych” – wyjaÅ›nia Benjamin Ahrenholz, szef DziaÅ‚u ObliczeÅ„ i Symulacji w Volkswagen Motorsport. Komputery stosowano w różnych dziedzinach. „Przy pomocy symulacji komputerowych opracowywaliÅ›my elementy struktury samochodu podlegajÄ…ce szczególnie dużym obciążeniom, jak zawieszenie, monocoque, rama pomocnicza i skrzydÅ‚o z tyÅ‚u”.
Metoda komputerowego wspomagania prac inżynierskich (CAE) pozwala dokonać obliczeÅ„, które sprawiÄ…, że konstruowany element samochodu bÄ™dzie tak lekki jak to możliwe, a jednoczeÅ›nie bez problemu wytrzyma obciążenia wystÄ™pujÄ…ce podczas wyÅ›cigu. Symulacje przeprowadzano przy pomocy tzw. metody elementu skoÅ„czonego (Finite Element Method, FEM). Polega ona na podzieleniu w komputerze niezwykle zÅ‚ożonej struktury komponentu samochodu wyÅ›cigowego na wiele mniejszych elementów, których zachowanie można przewidzieć.
Komputer konstruuje optymalne komponenty
„W ten sposób możemy sprawdzić, które elementy I.D. R Pikes Peak być może należaÅ‚oby wzmocnić, gdzie można oszczÄ™dzić materiaÅ‚ i przez to zmniejszyć masÄ™, czy nawet, gdzie należy dokonać ewentualnych zmian w konstrukcji” – opisuje Ahrenholz. JeÅ›li trzeba, komputer sam proponuje optymalnÄ… formÄ™ danego elementu.
ZespoÅ‚owi dr Benjamina Ahrenholza pomógÅ‚ w pracy komputerowy model 19,99-kilometrowej trasy wyÅ›cigu. Szczególne wymagania stawiaÅ‚ inżynierom z Volkswagen Motorsport szczytowy odcinek trasy. „Nawierzchnia jest tam tak nierówna, że na zawieszenie dziaÅ‚ajÄ… znacznie wiÄ™ksze obciążenia niż na znajdujÄ…cym siÄ™ niżej odcinku drogi o gÅ‚adkiej nawierzchni” – mówi Ahrenholz. „Nie wiedzieliÅ›my wtedy zbyt dokÅ‚adnie, co czeka I.D. R Pikes Peak w górnej części trasy, dlatego przewidzieliÅ›my pewnÄ… rezerwÄ™ bezpieczeÅ„stwa”. Metoda CAE pozwala przy pomocy kilku kliknięć myszkÄ…, ale po dokonaniu bardzo skomplikowanych obliczeÅ„, tak zaprojektować poszczególne elementy auta, by miaÅ‚y one pewnÄ… rezerwÄ™ wytrzymaÅ‚oÅ›ci.
Setki ustawieÅ„ aerodynamicznych wypróbowanych komputerowo
Podczas konstruowania elementów aerodynamicznych modelu I.D. R Pikes Peak zastosowano również innÄ… technologiÄ™ obliczeniowÄ… – tzw. numerycznÄ… mechanikÄ™ pÅ‚ynów (Computational Fluid Dynamics, CFD, która jest elementem Computer-Aided Engineering). Program komputerowy bada jak nawet niewielkie zmiany karoserii czy spojlerów auta wpÅ‚ywajÄ… na wspóÅ‚czynnik oporu powietrza, docisk do podÅ‚oża czy strumieÅ„ powietrza opÅ‚ywajÄ…cego chÅ‚odnice. „DziÄ™ki temu mogliÅ›my sprawdzić setki różnych konfiguracji jeszcze zanim po raz pierwszy przetestowaliÅ›my w tunelu aerodynamicznym model wykonany w skali 1:2” – wspomina Benjamin Ahrenholz.
Dla szefa DziaÅ‚u Symulacji i ObliczeÅ„ w Volkswagen Motorsport i dla jego wspóÅ‚pracowników szczególnym momentem byÅ‚ pierwszy test I.D. R Pikes Peak na oryginalnej trasie wyÅ›cigu w amerykaÅ„skim stanie Kolorado. „W wypadku zupeÅ‚nie nowego wyÅ›cigowego auta zawsze zostaje pewien margines niepewnoÅ›ci” – mówi Ahrenholz.