每年,UPBracing的一支年轻学生团队都会开发FormulaStudent赛车来参加国际比赛。设计赛车必不可少需要考虑的两个因素:轻便和坚固。除了赛车手和赛车本身可以证明其性能外,赛车的轻量化结构也是得分项之一。由于具有四重用途,因此轮架非常有必要在减轻重量的同时满足较高的承重要求。
图1:传统的铣削设计,由于形状非常复杂,零件重515g,但产生15.5公斤的铝废料
在过去的几年中,这些团队曾尝试设计具有复杂铣削设计的轻型轮架。 2012年采用传统方法,设计的已经很复杂的轮架(图1)重515克。它是由16公斤重的物料块碾磨而成的,因此产生了15.5公斤铝废料。在2018赛季,团队采用了MSC Apex Generative Design技术来创建最佳的轻量化设计。在模型设计中定义了设计和非设计区域,并添加了复杂的载荷工况。然后自动生成网格并进行了优化。该设计算法在高端NVIDIA Tesla P100显卡的工作站上6小时内生成完成后的平滑结果(使用工作站GPU NVIDIA QUADRO P5000大约需要14小时)。结果是单轮架重量为266g,与2012年相比减少了48%。由于零件是通过增材制造生产的,因此也没有大量的材料浪费。这大大降低了赛车的整体重量,并在设计报告中赢得了很多关注和好评,成为整个比赛中最特殊的存在。