Engineering Day | Seminario Online

Modellizzazione ed ottimizzazione di un powertrain

Date: 26 Maggio 2021

Timetable: 9.30 - 12.30

Speakers: E. D'Alessandro, A. Trevisan, M. Galbiati, D. Girardi, A. Arcidiacono, P. Bortolato, F. Franchini, A. Fornaciari, P. Del Negro, A. Petruccioli,

Language: Italiano

Per powertrain (o powerplant) si intende il gruppo di componenti che generano la potenza in un qualsiasi veicolo e la trasmettono alle ruote. Questo dunque solitamente include i motori, la trasmissione, il cambio, i differenziali e le ruote.

Le sempre più stringenti normative hanno portato i principali costruttori di mezzi di trasporto, sia leggeri che pesanti, a investire in nuove powertrain e tecnologie innovative che permettano di ridurre le emissioni.

Ecco che, ai mercati consumer e industriale, i costruttori stanno proponendo in affiancamento ai tradizionali a propulsione endotermica anche veicoli ibridi e/o full electric.

Considerato che la gamma di veicoli elettrici e la mancanza di infrastrutture di ricarica rappresentano ancora un problema, i veicoli ibridi diventeranno probabilmente la soluzione preferita per viaggiare oltre i confini della città, ma a una condizione: lo sviluppo di una tecnologia per i gruppi propulsori ibridi che sia facile da integrare ed efficiente in termini di costi.

Obiettivo del seminario - attraverso casi studio, buone pratiche e testimonianze - è di presentare il moderno approccio alla progettazione, sviluppo e verifica di powertrain: convenzionali, ibridi e a propulsione elettrica.

Engineering di motori elettrici

Relatore: Emiliano D'Alessandro

Gli ingegneri che progettano macchine elettriche necessitano di strumenti di simulazione che possano essere impiegati per uno sviluppo del prodotto rapido ed accurato. Impiegando metodi di calcolo agli elementi finiti già nelle prime fasi del processo di progettazione è possibile accelerare lo sviluppo del prodotto, raggiungendo una maggior efficienza energetica della macchina, risparmiando sui materiali, e quindi riducendo i costi complessivi.
Una moderna piattaforma di simulazione deve rispondere quindi a diverse esigenze. Da un lato deve fornire uno strumento per l’ausilio della progettazione, e cioè per la fase di sizing e di concept design, che sia sicuramente accurato, ma anche di facile utilizzo e veloce nel processo di calcolo, dall’altro deve provvedere all’implementazione di strumenti per l’analisi di dettaglio e la verifica. Per entrambe le metodologie descritte non si può più prescindere da un approccio multifisico con il quale cioè valutare sia le performance magnetiche che quelle termiche e strutturali della macchina, e come queste soluzioni interagiscano l’una con l’altra. Le tecniche e metodologie descritte saranno declinate con gli strumenti di Ansys dedicati alla simulazione delle macchine elettriche.


Analisi Power Spectral Density

Verifica vibrazioni sistema condizionamento veicolo

Relatore: Alessio Trevisan

L’analisi di resistenza o fatica di un componente soggetto a vibrazioni di natura ‘casuale’ viene affrontata tramite un'analisi PSD (acronimo di Power Spectral Density), nella quale la risposta strutturale può essere specificata solamente da una probabilità che una grandezza raggiunga un valore particolare.
L’applicazione riguarda un’unità di condizionamento fissata al telaio di un veicolo.


Ottimizzazione dei processi di lubrificazione e raffreddamento di e-powertrain

Relatore: Massimo Galbiati

La lubrificazione ed il raffreddamento di assali e motori elettrici è una delle sfide principali legate all’elettrificazione della mobilità. Questi due aspetti condizionano notevolmente sia l’efficienza, sia la vita di motori e trasmissioni.
Anche nel caso di motori a combustione il raffreddamento di componenti quali il pistone sono di fondamentale importanza per l’ottimizzazione delle prestazioni.
In questo webinar verranno presentati dei casi studio relativi al raffreddamento di motori a combustione e di motori elettrici mediante getti olio. Verrà inoltre presentato un modello per lo studio della lubrificazione di assali e riduttori, con la validazione rispetto ad un prototipo reale.


Analisi a buckling di una biella in regime dinamico utilizzando l’approccio multibody a corpi flessibili

Relatore: Davide Girardi

Fra i vari passaggi obbligati durante la progettazione di un motore endotermico, vi è la verifica dell’instabilità al carico di punta (buckling) delle bielle. Tradizionalmente, l’approccio utilizzato per affrontare questo problema, prevede l’impiego di modelli di tipo FEM. Tuttavia, oggi è possibile affrontare indagini su questa tematica mediante l’uso di codici di calcolo multibody. Questi sono in grado di integrare la flessibilità dei corpi con la simulazione del sistema in movimento, consentendo di quantificare gli effetti della dinamica sul carico critico.


Un approccio “smart” alla CFD delle macchine volumetriche rotative

Stato dell’arte per l’analisi CFD e la progettazione di Macchine Volumetriche Rotative

Relatore: Alessandro Arcidiacono

Le macchine volumetriche rotative sono in grado di fornire prevalenze indipendenti dalla portata e lavorare fluidi viscosi. Tra queste le pompe a ingranaggi, a lobi, a vite, a palette e molte altre.
L’efficienza è condizionata principalmente dalle perdite per fughe, che dipendono da giochi, viscosità del fluido e regime di rotazione. La natura della pompa richiede spazi molto ravvicinati tra i rotori e il casing, limitandone la velocità. Se le pompe rotative lavorano ad alta velocità c’è rischio di erosione, con conseguente aumento dei trafilamenti e perdita di efficienza.
Tutti questi aspetti possono essere oggetto di simulazioni virtuali, abbattendo tempi e rischi della prototipazione. La possibilità di ottenere facilmente risultati dalla CFD allo stato dell’arte, permette di prevedere in modo accurato le performance, l’efficienza e la durabilità di una macchina volumetrica rotativa, promovendo soluzioni innovative e ottimizzate.
Durante il webinar verranno mostrati i casi più significativi, le best practice e i metodi più innovativi utilizzati dai principali leader di mercato per la progettazione e sviluppo con la CFD delle Macchine Volumetriche Rotative.


Analisi a Fatica su un Telaio Saldato di un Motociclo

Relatore: Paolo Bortolato e Pietro Del Negro (Ricardo)

Caso di studio comparativo tra risultati numerici e risultati sperimentali

Descrizione del comportamento a fatica di un telaio di un motociclo e dei suoi cordoni di saldatura progettato, calcolato e prodotto all’interno di RICARDO. Le analisi FEM e le analisi a fatica hanno trovato riscontro e allineamento con i test a fatica. Entrambe le analisi sono state fondamentali per introdurre gli opportuni miglioramenti alla struttura e quindi raggiungere uno sviluppo del prodotto finale sicuro e affidabile già in fase di calcolo.


Multi-objective optimization to get the best tolerance-cost design

An effective application on a high performance engine

Relatore: Francesco Franchini e Andrea Petruccioli (UniMORE)

Il processo di sviluppo prodotto costituisce una grande sfida per garantire prestazioni e funzionalità ma, al contempo, riduzione del time to market e del costo di produzione. Da queste necessità sono stati sviluppati approcci specifici alla progettazione: il Design to Cost, con l’obiettivo di ottimizzare i costi di produzione, ed il Design for Tolerancing dove, tramite il controllo della variabilità dimensionale e geometrica (GD&T), si garantiscono i requisiti prestazionali e di qualità. Al fine di ottenere il design ottimale dei prodotti industriali i due approcci sono stati integrati tramite una metodologia dedicata, in grado di automatizzare ed ottimizzare sia i target prestazionali che di costo. L’efficacia dell’approccio è dimostrata dalla diretta applicazione su un motore V12 ad alte prestazioni, caso esemplare di prodotto industriale. Gli strumenti hanno permesso di simulare la procedura di assemblaggio e l’effetto delle variazioni dimensionali, identificando le configurazioni che garantiscono le prestazioni attese al costo minore.


Integrazione del ciclo di progettazione di un assale per veicoli agricoli

Relatore: Francesco Franchini e Andrea Fornaciari (Dana)

Il caso di studio presentato riguarda le attività che DANA sta portando avanti per nuovi veicoli off-highway a sospensioni indipendenti. L’attività multi-disciplinare aveva come obiettivo il miglioramento delle performance cinematiche e dinamiche della sospensione e il contemporaneo soddisfacimento di vincoli derivanti dalla progettazione meccanica, dal sistema idraulico e dai costi. Lo scopo dell’attività presentata è l’implementazione di un processo di ottimizzazione automatico in cui sono stati integrati diversi tool utilizzati in tutta la fase di design. È importante sottolineare che l'intera attività non mira solo a realizzare un'ottimizzazione multi-obiettivo, ma anche a far crescere il know-how per progetti simili futuri. Infine, lo sviluppo di una metodologia efficace ed efficiente ha assicurato che potesse essere integrata con successo nel flusso del processo aziendale.

Engineering Day

26 Maggio ore 9.30

Partecipa all'iniziativa

 

Modellizzazione ed ottimizzazione di un powertrain (1522)

 

Modalità di Iscrizione

L'evento è gratuito: per partecipare è necessario iscriversi.

Si utilizza una piattaforma web (GoToWebinar), che non richiede installazione di software in locale.
È possibile partecipare alla sessione tramite: MAC, PC o un qualsiasi dispositivo mobile.

L'utente registrato riceverà all'indirizzo di posta indicato, il link e le credenziali per poter partecipare.

È possibile porre domande e partecipare al dibattito tramite la chat.

Successivamente si potrà rivedere la registrazione di questa, e delle altre nostre iniziative, accedendo all'area Media Center del nostro sito o al nostro canale YouTube.

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