Nosná struktura vozidel TATRA

Rychlé a efektivní použití moderního numerického systému ANSYS umožňuje velmi rychle reagovat na potřeby zákazníků a posunout nás i zákazníky o krok dál.

tatra_logo_rgb_5.png

Zadání projektu

V říjnu roku 2016 byl zakoupen výpočetní software ANSYS a vznikla potřeba vytvořit model kompletní nosné struktury vozidel TATRA. Vytvořený model bude v budoucnu zpřesňován tak, aby co nejvíce vyhovoval potřebám analýz, tj. umožňoval rychlou modifikaci jednotlivých dílů struktury či změnu zatížení, a aby odpovídal získaným datům z provozu u zákazníků nebo na testovacím polygonu společnosti TATRA. „Srdce“ vozidel TATRA tj. tatrovácká koncepce podvozku s nezávisle zavěšenými výkyvnými polonápravami tvoří spolu s rámem extrémně tuhou nosnou strukturu odolnou vůči kroucení a ohybu a přinášející vysoký jízdní komfort a ochranu důležitých částí podvozku.

TATRA-koncepce-podvozku_2.png

TATRA-numericky-model.png
Kompletní numerický model vozidla

Model

Pro tvorbu modelu byl vybrán jednostranný sklápěč Tatra Phoenix EURO 6 8x8 s maximální celkovou hmotností 50t.

Příprava geometrické části modelu probíhala v programu SpaceClaim (SCDM) a následně v prostředí ANSYS Workbench, kde bylo s velkou výhodou využito rozdělení modelu podle logických celků (rám, podvozek, korba) a jejich následné spojení do sestav.

Podvozek vozidla se skládá z nosníků, skořepin i z objemových těles a bylo zde využito mnoho funkcí z programu SCDM, které výrazně přispěly k efektivní přípravě geometrického modelu. Následně v programu ANSYS Mechanical bylo využito několik metod pro síťování kombinovaného modelu podvozku a také několik druhů kontaktů a vazeb pro nastavení správného chování podvozku a jeho pérování.

Rám vozidla byl modelován pomocí skořepin, jejichž příprava, svaření a další úpravy proběhly velmi rychle s využitím příslušných nástrojů v programu SCDM.

Výsledky

V rámci úlohy bylo řešeno několik zátěžných stavů, které korespondují s namáháním vozidla při provozu v náročných podmínkách u zákazníků nebo při testech na zkušebním polygonu společnosti TATRA.

Dosažené výsledky byly validovány se získanými daty z testů a model byl odladěn tak, aby bylo dosaženo požadované shody.

Přínosy

Oproti přechozímu numerickému řešiči používaném v oddělení výpočtů ve společnosti Tatra Trucks, a.s. oceňuje autor této zprávy mnoho nástrojů a postupů obsažených v programovém balíku ANSYS zefektivňující a zrychlující tvorbu složitých modelů.

Byl vytvořen přehledný model kompletního vozidla TATRA, který nyní umožnuje výpočty dalších konstrukčních varianta podvozku případně rámu a jejich velmi rychlou výměnu v modelu.

Při tvorbě modelu bylo využito mnoho nástrojů programu SpaceClaim pro přípravu analyzované geometrie (nosníky, skořepiny, složité objemy). Tyto nástroje výrazně urychlily čas potřebný pro přípravu modelu.

V ANSYS Mechanical byl pak připraven numerický model jednotlivých celků (podvozek, rám, korba) s využitím nástrojů pro tvorbu opakujících se objektů, jmenných výběrů, tvorby skupin, které výrazně zpřehledňují takto složitou úlohu.

V prostředí ANSYS Workbench došlo ke spojení bloků dílčích modelů do příslušných sestav a následně byly doplněny potřebné vazby. Skladba sestavného modelu v blocích umožňuje rychlejší modifikaci a využití dílčích podsestav modelu dle variability stavby konkrétního vozidla (rozvor náprav, dimenze rámu, či mezirámu, typu pérování, apod.)

Hlavním přínosem softwarového řešení ANSYS v našem oddělení je přehlednost úloh a jejich propojování v prostředí Workbench, a současně urychlení tvorby modelů a jejich modifikovatelnost.

Využívaný software

ANSYS Mechanical Premium

ANSYS Mechanical Premium

Vhodná konfigurace pro ty, kteří potřebují řešit strukturální statické analýzy s nelineárními materiálovými vlastnostmi…

ANSYS Mechanical Pro

ANSYS Mechanical Pro

ANSYS Mechanical Pro je konfigurace vhodná pro nejčastěji požadované typy strukturálních analýz MKP (FEA). Umožňuje…

ANSYS SpaceClaim DM

ANSYS SpaceClaim DM

ANSYS SpaceClaim Direct Modeler (ANSYS SCDM) je program vhodný pro tvorbu,import a úpravu 2D a 3D geometrií. Program…

ANSYS Workbench

ANSYS Workbench

Nástroj ANSYS Workbench je prostředí, které seskupuje celé spektrum simulačních programů ANSYS a je zdarma pro všechny…

Jak hodnotí řešení náš klient

Hlavním přínosem softwarového řešení ANSYS v našem oddělení je přehlednost úloh a jejich propojování v prostředí Workbench, a současně urychlení tvorby modelů a jejich modifikovatelnost.

 

Další případové studie

Simulace experimentů modelujících roztavenou aktivní zónu ve dně tlakové nádoby jaderného reaktoru

Zadržení roztavené aktivní zóny ve dně nádoby tlakovodního jaderného reaktoru (IVR, In-Vessel Retention) je jedna z…

Proudění vzduchu v brzdovém posilovači

Na základě známých vlastností sériových posilovačů byly vybrány dva reprezentativní vzorky s různým vnitřním…

Modelování stolku Mahle 94400 se středovým topením

Připravit model výhřevu rotujících vřeten na rotačním stolku Mahle 94400 se středovým topením, analyzovat teploty v…