由米蘭理工大學學生組成的Polimi Motorcycle Factory (PMF)團隊,為參與MotoStudent國際大專摩托車設計競賽(MotoStudent International Competition),需要在空間與資源受限下,設計一台具備比賽等級效能的專業原型摩托車。其運用SIMULIA工具建構高性能原型車,實現從學術到實戰的技術挑戰。
結構與氣動雙挑戰:如何用CATIA與SIMULIA打造最佳設計方案
在進行結構分析與模擬之前,PMF團隊首先透過CATIA建立車架、搖臂與氣動裝置的3D幾何模型。由於CATIA與SIMULIA同屬3DEXPERIENCE平台,可直接在建模階段導入分析準備參數,縮短前處理時間並確保幾何完整性。
PMF團隊首先重為操控性、結構健壯度與重量分布進行技術分析,其中後搖臂元件是其設計重點之一。團隊採用SIMULIA Abaqus進行有限元素分析,對該部位進行多加負載條件下的實體分析,包括非線性材料模型與多部位載荷條件與材料屬性設定。經由抽象性設計與更新圖形中心方案,成功將重量降低超過50%,但保持所需的安全保險系數。
執行設計最佳化後,團隊進一步找出對符合結構限制下最優樣態的解法。該設計改善原型結構在高負載條件下的局部變形問題,提升其對集中應力載荷的承載能力,更幫助團隊在原型實作前,已預測複合條件下的結構表現。
接續考量外型氣動效能,PMF團隊選用SIMULIA PowerFLOW進行暫態CFD模擬,聚焦觀察整流罩兩側的C-wing空力套件與空氣制動裝置在不同速度條件下的氣流行為與壓力變化。C-wing的設計進一步提升了車輛在直線行駛時的空氣制動效率,為團隊的一大技術突破。團隊模擬了氣流分離、速度場與壓力梯度的細節變化,優化車體整體空氣動力表現,減緩氣流擾動與非必要空氣阻力,強化整體氣動穩定性與效率。
