אפליקציית Abaqus של דאסו סיסטמס אפשרה ליצור מודל המדמה עומסים של רכיבת שטח אמיתית
רוכבי אופני הרים תמיד ינסו לרכב מהר יותר, גבוה יותר, ולנחות תמיד על שני גלגלים. כדי לענות על הרצון הזה, בחרה חברת Trek Bicycles מארה"ב - עם 1,600 עובדים ברחבי העולם ומכירות של 1.6 מיליון אופניים בכל שנה - להטמיע אותה גישה בתהליכי המחקר והפיתוח שלה, באמצעות פתרון הסימולציה SIMULIA של דאסו סיסטמס. הפתרון מאפשר למהנדסי החברה לבצע חיזוי של עומסי מבנה בתנאי מעבדה, וגם לבצע מידול וסימולציה מתקדמת של נסיעה אמיתית בשטח, כדי להביא את הרוכבים אל האקסטרים.
"קל יותר, קשיח יותר ומהר יותר, הם יעדים נפוצים של חברות אופניים", אמר ג'יי מאס, אנליסט הנדסה בחברת טרק. "לא יכולנו להישאר לפני המתחרים ללא הבאת יכולות הניתוח שלנו לרמה הבאה".
השימוש הראשוני בפתרון Abaqus של SIMULIA הוגבל בעיקר לסימולציה של מבחני מעבדה, על מנת לבצע חיזוי של ביצועים של מאפייני הנוקשות באופניים, כגון תאוצה, טיפוס וסיבוב. באמצעות חיזוי ערכי הנוקשות בעולם הווירטואלי, התאפשר לאזן טוב יותר את הצורך בשימוש באופניים פיזיים על מנת לעמוד ביעד הביצועים.
"בעבר ביצענו יותר סבבי תיקונים בתכנון, והגדלנו משמעותית את המשאבים כדי להגיע למשקל ולנוקשות שהיינו מרוצים מהם", אמר מאס. "שימוש בסימולציה כדי לחזות את המשקל והנוקשות בשלב מוקדם, הפחית את מספר סבבי 'עשה-ותקן' הנדרשים כדי להגיע ליעד".
ברגע שהצוות החל לאמץ את שיטת האלמנטים הסופיים - FEA, המהנדסים התעניינו בהפעלת הכלים כדי לענות על שאלות מעבר לתרחישי הבוחן במעבדה. נושא אחד שכזה היה ללמוד יותר לגבי מה מתרחש באופניים כאשר נוסעים בהם בשטח, במיוחד על ידי מתחרים מקצוענים - המתמחים בתרגילי התעופפות כגון גלגול קדמי לרוחב ערוץ ברוחב 20 מטר או דהירה במדרון הר במהירות של 90 קמ"ש. במהלך תרחישי אקסטרים אלה, הרוכבים המקצועניים יכולים לחוות עומסים קיצוניים.
"אתלטים אלה דוחפים את האופניים הרבה מעבר לרוכב הממוצע, והם רגישים ביותר לשינויים בנוקשות ומיקומה באופניים. הבנו את הצורך ללכוד את העומסים האמיתיים על מסגרות האופניים, כדי לקדם סימולציה ריאליסטית התואמת לעולם האמיתי", הוסיף ג'יי מאס.
באמצעות שותף עסקי של SIMULIA, המספק פתרון משלים שיכול לזהות את המיקום האופטימלי עבור מודדי לחץ על האופניים הפיזיות, החל תהליך של מדידת לחצים על האופניים בשני מסלולי מבחן של Trek: "צייד הצבאים" – נפילה גדולה המסוגלת לדחוס במלואו את הבלם האחורי, ו"מוג'ו" - קפיצה המסוגלת לכווץ לחלוטין את המתלה האחורי, אך מאפשרת לרוכב לסובב את האופניים.
באמצעות תוכנת Abaqus יצרו מהנדסי טרק מודל לינארי סטטי, בו תנאי הגבול ויחידות העומס שיקפו את הנתונים שנאספו בשטח ממסגרות האופניים. מודל החומרים והשילוב שיקף גם את נקודות מדידת הלחץ וכיוונים – לכוונון חיוני שלא היה ניתן להשיג ללא Abaqus ועומס אמיתי.
באמצעות הבנת הלחצים וחלוקת העומסים בחלק האחורי של האופניים, וכיצד רוכבים מקצועיים יכולים לגרום לסוגים שונים של לחצים, יכול צוות המהנדסים יכול לגשת לביצוע שינויי תכנון כדי לענות על צרכים אלה טוב יותר עבור כל סוגי הרוכבים.
"אנו נמצאים במרוץ שמטרתו לעשות את הרוכבים טובים יותר. זה מה שמניע את הפיתוח שלנו, ונמשיך להרחיב את השימוש בשיטות ובכלים אלה כדי להפוך את העבודה של כולם לטובה יותר", סיכם מאס.