El otoño pasado, conductor Ryan Preece hizo rodar el barril a lo largo de la recta final durante la carrera de la Copa NASCAR en el Daytona International Speedway. Las reacciones de las gradas incluyeron jadeos, gemidos y lágrimas, seguidos de suspiros audibles de alivio y aplausos cuando Preece, con ayuda, logró salir por la ventana del lado del conductor para ponerse a salvo.
Durante la repetición en cámara lenta, se pudo ver el auto de Preece volando en el aire, luego patinando incontrolablemente sobre el césped y luego aterrizando boca abajo. Pero de alguna manera se le concedió permiso para volar a casa al día siguiente para descansar antes de regresar finalmente a la pista.
Para muchos, la partida sana y salva de Preece pareció un milagro. Sin embargo, fueron las espectaculares mejoras de seguridad de NASCAR, incluidos los sistemas de sujeción para la cabeza y el cuello, todos los cinturones de seguridad, la estructura de la cabina y las redes de las ventanas, las que entraron en juego ese día.
Descubra cómo NASCAR puede utilizar la simulación para evolucionar continuamente sus diseños de vehículos de próxima generación para minimizar el riesgo en la pista.
Las carreras de stock car son innegablemente peligrosas; es por eso que NASCAR llega a extremos para garantizar que los conductores salgan sanos y salvos. Durante el episodio 8 de los documentales online de Ansys “Desarrollado por simulación“Aprenda cómo la simulación permite a las organizaciones de carreras evolucionar continuamente sus diseños de vehículos de próxima generación para minimizar el riesgo en la pista de carreras.
NASCAR trabajó con conductores, equipos y fabricantes para construir una nueva generación de vehículos, el auto NASCAR Next Gen, con el objetivo de reducir aún más los costos para los equipos y hacer que las carreras sean más atractivas que nunca para los fanáticos.
Una serie de diseño sin errores
Se ha dicho que NASCAR es a las carreras de autos stock lo que la NFL es al fútbol; ambos han logrado un tremendo reconocimiento en sus respectivos deportes. La Cup Series es el principal evento de carreras de NASCAR y muestra su stock car de próxima generación construido sobre una plataforma de piezas estandarizadas. Fabricante de un solo proveedor son responsables de las nuevas piezas del automóvil y de una carrocería compuesta de carbono más flexible y duradera. Los motores y el diseño del vehículo varían entre Chevrolet, Ford y Toyota y son similares a los turismos Camaro, Mustang y Camry, respectivamente.
Gen-7 es la última versión del coche de la serie Cup. Cuenta con dos paquetes de motores V-8: uno con 510 caballos de fuerza en las pistas de supervelocidad y otro con 670 caballos de fuerza en las pistas intermedias. Ambos están acoplados a una transmisión de cinco velocidades que ofrece una gama más amplia de opciones de marchas que su predecesor de cuatro velocidades. Otras mejoras incluyen un alerón trasero de baja carga aerodinámica de 4 pulgadas (7 pulgadas para pistas de supervelocidad), un sistema de frenos mejorado y una suspensión trasera independiente con amortiguadores ajustables en las cuatro esquinas para un ajuste fino.
Charlotte Motor Speedway es una “carrera local” para la mayoría de los equipos de NASCAR y está ubicada en el corazón del país de NASCAR. La mayoría de los equipos de carreras de NASCAR tienen su sede en el área de Charlotte, Carolina del Norte.
Lo que quizás sea el aspecto más convincente de la historia de Gen 7, aparte de estas impresionantes especificaciones, es el momento y el alcance del rediseño. Aprovechando décadas de innovación, NASCAR construyó una plataforma completamente nueva que sería utilizada por todos los equipos de carreras de la Copa. Alejarse de elementos de diseño más antiguos (algunos que datan de la década de 1960) sin duda haría que la serie fuera más relevante para los fabricantes de equipos originales (OEM) y los fanáticos. ¿Pero fue un movimiento seguro para NASCAR?
Sí, gracias a la simulación fue así.
“Hay varias formas en que los autos pueden averiarse en la pista de carreras; algunas ni siquiera podemos imaginarlas”, dice el Dr. John Patalak, vicepresidente de ingeniería de seguridad de NASCAR. “Pero con LS-DYNA podemos realizar todas estas pruebas sin tener que comprometernos con una prueba física para estar realmente seguros de que tenemos un diseño muy robusto”.
Al ejecutar Ansys LS-DYNA en Ansys Cloud Direct, el equipo de desarrollo de NASCAR puede probar, modificar y optimizar completamente rápidamente sus diseños dentro de ciertos límites antes de evaluarlos en una instalación de pruebas de choque.
La seguridad Gen 7 recibe la bandera verde de Ansys LS-DYNA
Conducir a altas velocidades requiere tiempos de reacción más cortos. Cuando hasta 40 coches compiten entre sí a 200 millas por hora durante más de 200 vueltas, es probable que surjan problemas. Una vez que hayas llegado a tu ritmo, solo toma una fracción de segundo y un solo paso en falso para causar un choque. Los ingenieros de NASCAR son muy conscientes de esto y confían en la simulación para desarrollar y ajustar su plataforma de vehículos de próxima generación “Gen 7” para lograr rendimiento y seguridad.
La introducción del software Ansys en la mezcla resultó ser un momento crucial. Por primera vez en la historia de NASCAR, la mayoría de las pruebas de choque se realizarían mediante simulación. Separarse y construir un todo. Ansys LS-DYNA El modelo de automóvil permitió al equipo evaluar de inmediato todos los diferentes tipos de impactos experimentados por los autos de carreras de NASCAR, incluidos impactos frontales, impactos en el techo, impactos laterales, impactos traseros e impactos oblicuos.
“Tenemos la oportunidad de utilizar LS-DYNA”, afirma Patalak. “Podemos ejecutar cientos o miles de simulaciones para evaluar todos los detalles y matices del rendimiento deseado de este coche antes de comprometernos a gastar esos dólares en los coches de carreras”.
Instalar LS-DYNA Ansys Nube Directa permite al equipo de desarrollo de NASCAR probar, modificar y optimizar completamente rápidamente sus diseños dentro de ciertos límites antes de evaluarlos en una instalación de pruebas de choque. Teniendo en cuenta el costo de realizar pruebas físicas de choque (alrededor de $500,000 por prueba), los ahorros pueden ser realmente importantes. En este caso, la recompensa fue grande. Después de más de 5000 simulaciones de pruebas de choque LS-DYNA, solo se necesitaron unas pocas pruebas físicas de choque para verificar y validar el diseño de próxima generación de NASCAR.
Los maniquíes digitales proporcionan información sobre las pruebas de choque
Uno de los factores más importantes para el equipo a la hora de evaluar el diseño es la reacción de los ocupantes en el entorno de carrera.
Entonces, si le preguntaras a un muñeco de pruebas de choque sobre su experiencia después de meses de pruebas en el trineo, ¿qué diría? Pues claro que nada. Sin embargo, si observa múltiples simulaciones de choques con maniquíes de prueba en un entorno virtual, puede ver fácilmente qué impacto tendrá un choque en ellos en el asiento del conductor si golpean una barrera en un ángulo específico y a una velocidad específica, por ejemplo. ejemplo.
“(Nosotros) utilizamos modelos sustitutos del cuerpo humano avanzados en el entorno de asientos de NASCAR para evaluar el sistema de retención, los sistemas de seguridad (y) los diversos sistemas de mitigación de lesiones que tenemos en nuestro automóvil”, dice el Dr. Sayak Mukherjee, ingeniero de simulación, seguridad en NASCAR. “La idea es reducir las lesiones del conductor en caso de incidente en la pista”.
Al modelar a los conductores en un entorno virtual, el equipo puede examinar las reacciones de los ocupantes en varios escenarios de pruebas de choque, observar varias métricas de lesiones e intentar incorporar sistemas de seguridad o mitigación que puedan reducir el riesgo de lesiones para garantizar que todos salgan ilesos.
Es una práctica que comenzó temprano en el proceso de diseño de próxima generación. Elemance, una empresa de ingeniería especializada en diseño centrado en el ser humano, utilizó un modelo de cuerpo humano virtual desarrollado por el Consorcio Global de Modelos del Cuerpo Humano (GHBMC) y realizó pruebas para NASCAR utilizando Ansys LS-OPT, un paquete de optimización de diseño y análisis probabilístico.
En ese momento, se realizaron miles de simulaciones de parachoques utilizando LS-OPT, con resultados positivos. NASCAR quedó tan satisfecho con los resultados que se comprometieron a fabricar estas piezas antes de las fechas de las pruebas físicas de choque, lo que por supuesto resultó en ahorros significativos. Aún así, el objetivo final de NASCAR en la pista es la seguridad.
“(La simulación) es muy, muy rentable, pero desde mi perspectiva realmente veo la importancia de la herramienta y las mejoras que puede aportar al diseño y la confianza que nos da en ese diseño”, dice Patalak. “Cuando se trata de seguridad, el dinero es realmente secundario para nosotros, pero podemos realizar una prueba y literalmente no sorprendernos de lo que sucede debido al trabajo de simulación”.
Es hora de cambiar de marcha
No te pierdas el episodio 9 de nuestros documentales online.Desarrollado por simulación“Cambiaremos de marcha y pensaremos en cómo los proveedores de automóviles APTIV e Infineon utilizan la simulación para desarrollar los sistemas de software y sistemas que definirán nuestros viajes en el futuro”.