应变片确保赛车部件的安全性

多年以来,苏黎世学术赛车俱乐部 (AMZ) 一直在世界各地参加学生方程式竞赛。 除了最高速度,学生方程式更专注于车辆的 智能化和创新性

AMZ 获取了多次冠军,尤其是在工程技术方面。尤其是2013年,四次学生方程式竞赛中,AMZ 获得了所有的 最佳工程奖

汽车工程的性能完全依赖于电动汽车 完整的规划测试。在测试中,AMZ 团队采用了g HBM 应变片 进行有限元模型验证。

建模验证和有限元仿真

许多汽车部件 有限元仿真 完全依赖于建模。因为建模包含了大量的 简化和假设, 一旦出现错误,错误 会直接流入 仿真, 将会对部件的性能和外观产生直接的影响。

有限元仿真包括由 动态特性 材料不确定性 造成的很多未知因素。尤其在部件非常小的情况下,会得出错误结论,对车辆和驾驶员造成伤害。

之前,AMZ 赛车没有进行验证。为了提高下一代赛车的空气动力学性能,对有限元仿真模型验证是非常重要的。通过零部件风洞测试和应变测试能够确保汽车在赛道上达到设计要求。风洞非常适合用于在统一条件下进行 不同设定比对,但不适合用于在赛车操作中 测量精确下推力。当推杆力在已知的情况下,这些参数可以直接计算。

所有这些因素是需要进行应变测量的原因。通过应变测试,可以测定 模型误差 和推杆力。

测量序列

应变片是 AMZ 学生方程式赛车项目成功的关键因素。为了确保测量结果的准确性,机械结构必须仔细准备实施,这对于应变测试非常重要。并在测试的前一天进行了应变片完整校准。

测试过程

在霍根海姆环形赛道进行了四种测试以验证所需的力:

  • 曲线行驶
  • 刹车
  • 汽车越野
  • 直线加速

在曲线行驶测试中,采用了三种不同的转弯半径,也就是采用了三种不同的横向加速度来完成。 在 刹车测试 中, 车辆被加速到最大速度,然后以最大力进行制动。在越野测试中, 对所有的越野赛道进行遍历。霍根海姆包括了学生方程式比赛和所需的测试操作的所有基本要素,例如回转,快速弯道,直线加速等。

为了验证 负载情况, 加速曲线需要测量,作为 应变梯度补充信息。这直接由集成在车辆上的 重力传感器 直接测量。因为这些传感器信息在不同的计算机上记录,所以这两个模块时间需要进行同步。这个问题可以通过在开始测试时,对车辆施压四次来解决。

应变片的应变信号和弹簧阻尼电位计偏移信息被记录,这样就可以在数据分析时实现时间同步。

和仿真数据的明显差异

QuantumX 数据采集模块: CX22-W 和 MX1615

 

通过测试, 悬挂 负载状况 和下冲系数能够被验证。

在负载状况下,计算了超出 15% 负载。采用更高的负载是因为在不平坦的道路上会产生 震动应力峰值, 必须在模型中考虑。悬挂安全系数 基于负载验证,因此这些应变峰值需要考虑,以便保证 更高的安全性

在下冲系数测试中,测量值比在风洞中小 10%,这些差别是由于车辆震动和道路的不平坦造成的。

应变测试能够使汽车在赛道上的行驶状况更容易理解。并为下一代赛车提供更详尽的设计参考信息。

在测试中,AMZ 不仅采用了 HBM 应变片,还使用了 QuantumX MX1615 数据采集系统和 CX22-W数据记录仪模块,用于测量数据的现场存储。

QuantumX MX1615 桥路放大器每个模块可以连接高达 16 个应变片,并采用载频 技术,能够在非常恶劣的应用环境下获得高精度,更安全的测量结果。

关于 AMZ

苏黎世学术赛车俱乐部 (AMZ) 成立于 2006 年,由苏黎世联邦理工学院学生组建 - 是瑞士唯一一家参加和开发学生方程式赛车的俱乐部。

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