Simularea elimină nevoia de 60.000 de mile de condus pe pistă de testare pentru fiecare ciclu de dezvoltare
În context: În timp ce anvelopele nu pot fura niciodată lumina reflectoarelor componentelor auto mai strălucitoare, importanța lor și sofisticarea dezvoltării lor nu trebuie subestimate. Combinația dintre simularea avansată și testarea în lumea reală promite să livreze anvelope mai sigure, mai eficiente și mai performante.
În lumea ingineriei auto, anvelopele iau adesea un ban în spate la componente mai interesante. În timp ce pasionații de mașini ar putea să fie obsedați de cifrele de cai putere, iar consumatorii medii acordă prioritate conectivității smartphone-urilor, anvelopa umilă este cea care servește drept interfață crucială între vehicul și drum. După cum Chris Helsel, Chief Technology Officer al Goodyear, i-a spus succint Ars Technica: „Fără ele, nimeni nu merge nicăieri. Cel puțin nu foarte departe”.
Industria anvelopelor a parcurs un drum lung de la vremurile în care compoziția anvelopelor era învăluită în mister. Astăzi, companii precum Goodyear au adunat cantități mari de date, permițându-le să creeze simulări extrem de precise care reduc semnificativ timpul de dezvoltare.
Helsel, care s-a alăturat companiei Goodyear în 1996, ca parte a unei echipe mici concentrate pe simularea anvelopelor pe computer, își amintește de primele zile ale acestei tehnologii. „La Goodyear din ’96, partidului i s-a părut aproape întârziat în ceea ce privește realizarea a ceea ce numim analiză cu elemente finite, care practic este descompunerea unei structuri mari în părți mici”, a spus el.
Simularea comportamentului anvelopelor este o sarcină incredibil de complexă. Helsel a descris mai multe provocări, inclusiv deformarea anvelopei, interfața anvelopă-drum, contactul anvelopă-jantă și complexitatea modelelor benzii de rulare. „O anvelopă se deformează cu 40% de fiecare dată când se rotește, astfel încât cantitatea uriașă de deplasare sau schimbare, determină deplasarea acelor elemente, ceea ce provoacă instabilitate numerică”, a spus Helsel. El a subliniat, de asemenea, dificultatea de a rezolva ecuația de frecare în punctul în care anvelopa se întâlnește cu drumul și de a reprezenta cu exactitate detaliile complicate ale modelelor benzii de rulare a anvelopelor în modele geometrice.
De-a lungul anilor, capacitățile de simulare a anvelopelor s-au extins dramatic. De la pur și simplu prezicerea formelor patch-urilor de contact în anii 1990, Goodyear poate acum modela anvelope în deplină fidelitate, inclusiv diferite condiții climatice. Simularea condițiilor de zăpadă, de exemplu, poate fi foarte complexă, a spus Helsel. „Zăpada se conectează, apoi se rupe. Aceasta este o problemă numerică cu adevărat provocatoare”.
Goodyear a dus simularea anvelopelor la următorul nivel odată cu introducerea simulatoarelor driver-in-the-loop. Acum are două – unul în Akron, Ohio, în 2021, și altul în Luxemburg în 2024. Aceste sisteme avansate, similare cu cele utilizate în sporturile cu motor, permit testarea dinamică a anvelopelor fără a fi nevoie de prototipuri fizice.
Aceste facilități au accelerat dramatic procesul de dezvoltare a anvelopelor. Helsel notează că la sfârșitul anilor 1990, dezvoltarea anvelopelor ar putea necesita până la 10 iterații fizice. Odată cu îmbunătățirile în simularea amprentei, acest număr a fost redus la jumătate. Introducerea modelării și a simulatoarelor de anvelope de înaltă fidelitate a redus și mai mult aceasta la o singură construcție fizică și confirmare a testului.
Acest câștig de eficiență se traduce prin economii semnificative de resurse. Steve Rohweder, VP pentru Dezvoltare Tehnologică la Goodyear, estimează că noul proces elimină nevoia de aproximativ 13.000 de anvelope și 60.000 de mile de condus pe pistă de testare pentru fiecare ciclu de dezvoltare.
„Am făcut variații în studii cu dimensiuni atunci când stabilim obiective de lucru cu producătorul înainte de a începe dezvoltarea vehiculului”, a explicat Rohweder. „Dimensiunea anvelopei este ușor de ajustat. Modificări complexe, majore de design – când aveți datele și le pregătiți, puteți intra în mediul simulatorului și vă puteți deplasa rapid în spațiul de proiectare pentru a afla ce consideră șoferul este cel mai eficient și cel mai bine pentru a trage pe această țintă.”
