(Español/Spanish) Daybreak Control Arm Sim Tutorial
Simulación del Brazo de Control de Daybreak
Ensamblaje: Usando de bild: Ensamblaje del Brazo de Control “22-DYN-1100 (Control Arm Assembly)”
Nota: Esta configuración fue utilizada por Philip para aprender cómo simular el brazo de control de Daybreak. El ensamblaje utilizado aquí no fue la versión final fabricada ni la que se montó en el auto para competencia, pero el procedimiento de simulación es el mismo para cualquier doble horquilla (double wishbone), incluyendo la generación futura (NextGen)
Este método es el mismo que utiliza el equipo de EV para simular sus brazos de control (y es bastante preciso).
Ensamblaje en SolidWorks
1. Preparando la Geometría
Se tuvieron que crear manualmente el pushrod y el tierod.
Insertar las piezas en el ensamblaje y guardar como parasolid.
Dimensiones (algo arbitrarias solo para práctica/tutorial):
Pushrod: 10 in de largo
Tierod: 5 in de largo
Ambos: 0.625 in de diámetro externo (OD), 0.5 in de diámetro interno (ID)
Si aparece una ventana emergente al guardar como parasolid preguntando por suppressed features, haz clic en “No”.
2. Abrir y Configurar en ANSYS
Abrir ANSYS (asegúrate de tener el VPN encendido)
Importar datos de ingeniería: "Min Materials”
Importar archivo parasolid a Geometry
No es necesario usar SpaceClaim (por ahora)
Material: Aluminio 6061
Sugerencia:
En “Engineering Data”, puedes:
Favoritos mínimos, o
Importar toda la lista y borrar lo innecesario (ver cómo se hace en el tutorial del trailing arm)
3. Configuración en Static Structural
Conectar el Pushrod al Lower Control Arm (LCA)
Abrir el modelo en Static Structural
Insertar un joint
Clic derecho en Connections → Insert Joint
Tipo de conexión: Body to Body
Tipo de joint: Revolute
En el video aparece como revolute, pero después se corrige a spherical. No te preocupes, lo corregiremos más adelante.
Scope 1: CTRL + clic en dos caras del tab del pushrod → Apply
Scope 2 (Mobile): seleccionar cara externa del pushrod → Apply
Joint definido correctamente
- Joint completamente definidoConfigurando el Joint como Revolute (corregido a joint esférico más adelante)Aplicando las caras seleccionadasCara externa del Pushrod seleccionada
Aproximación de Viga para el Upright (Método de Robert)
NOTA: Este es el método de “Robert” del equipo de EV, ya que esencialmente se trata de aproximar el upright como una viga rígida; el resultado de la simulación es muy preciso y más rápido de resolver que simular con el upright dentro del ensamblaje. Más abajo se da una pequeña explicación de cómo simular con el upright.
Insertar otro joint → tipo: Beam
Scope:
Fijo: bore de rodamiento esférico del LCA
Móvil: bore opuesto en el UCA
- Orificio del Brazo de Control Inferior Seleccionado
Radio: 0.0127 m (0.5 in)
Material: Acero (para que sea rígido
- Viga que representa nuestro Upright (montante)
Radio: 0.0127 m (0.5 pulg)
Un poco aleatorio – "básicamente queremos que la aproximación del upright sea rígida" – (Robert)
Material: Aproximación como viga de acero — debería ser rígida
Está aproximado como una viga de acero; por lo que debería ser bastante rígida; (ver material en el árbol de características)
Viga de acero con radio actualizado que representa nuestro upright (montante)
Conectar el Pickup del UCA al Tierod
Insertar otro beam joint
Scope: bore del UCA
Mobile Scope: cara externa del tierod
Radio: 0.0127 m
- Seleccionando el orificio del UCA como nuestro alcance bajo “Reference” en el árbol de características
Radio: 0.0127 m nuevamente (esto es manteniendo las unidades en sistema métrico o m, kg, ...)
Conectar el LCA al Tierod
Insertar un beam más (usa vista superior derecha para seleccionar el bore)
Scope: bore del LCA)
- Seleccionando el orificio del LCA como alcance de referencia
Mobile Scope: cara externa del tierod
Radio: 0.0127 m
Resultado: ahora tienes un "upright falso" solo para transmitir fuerzas.
NOTA AL MARGEN: ¿Importa si el tierod se conecta arriba y no abajo?
No, mientras solo estés simulando las reacciones externas, no internas del upright. Para el upright real, aplicarías la carga remota en el contact patch.
4. Agregando juntas a los puntos de anclaje internos
NOTA: sí, fue en este punto del video que Philip se dio cuenta de que el UCA no tiene orificios para los extremos de varilla; bien; pero Robert dice que debería estar bien; solo veremos qué tan asimétrico es el resultado final de la simulación jaja (no será significativamente inexacto, así que no hay problema real para este tutorial)
Joints para los Puntos de Pickup Internos
Total: 6 Puntos
2 en el UCA
2 en el LCA
1 en el pushrod
1 en el tierod
Para cada uno:
Insertar un joint:
Tipo: Body to Ground
Joint: Spherical
Reference: Deformable
Mobile: Deformable
Scope: Cara plana del bore
Asegúrate que TODOS los scopes están como Deformable
Corregir también el joint del pushrod (era revolute, debe ser spherical)
Nota:
“Ground” es solo una referencia infinitamente rígida
Las juntas esféricas permiten rotación libre en XYZ, pero traducción fija
Las juntas revolutas = rotación alrededor de un solo eje (no es lo que queremos aquí)
MUY IMPORTANTE: regresa a la primera junta revoluta (la del pushrod) y cámbiala a esférica — fue en este punto del video donde se dio cuenta del error, así que asegúrate de corregirlo aquí también jaja
NOTA/CONSEJOS: para aprender más sobre Ansys, Robert menciona que puedes usar la licencia de Ansys Learning Hub si la tienes, o ChatGPT también es bastante bueno jaja
Para saber qué tipo es cada junta: mira este menú en la parte superior izquierda; si el recuadro está coloreado significa que está libre; si no tiene color, significa que está fija; por ejemplo, para esta junta esférica, está libre en rotación alrededor de x, y, z pero fija en la traslación para x, y y z
5. Aplicación de Cargas
Insertar carga remota en Static Structural
Seleccionar geometrías:
Bores de UCA, LCA y cara externa del tierod (outboard pickups)
CTRL + clic para seleccionar todas
- Seleccionando todas las caras exteriores para la carga remotaAplicando las caras seleccionadas (el punto rojo es donde la fuerza se está aplicando actualmente; será necesario actualizar los puntos de coordenadas → explicado más abajo)
Coordenadas:
En CAD, mide desde el contact patch al origen global (en Daybreak, origen = centro del chasis)
ANSYS utiliza el mismo origen del archivo parasolid
Definir Fuerza Remota:
- Ejemplo de fuerzas remotas Y puntos de coordenadas
Las fuerzas de carga remotas aquí son arbitrarias: para este tutorial elegiré usar 1.5g de dirección, 1.5g de frenado y 3g de impacto (similar a Next Gen, excepto que en Next Gen usamos 4g de impacto para mayor seguridad)
Ask ChatGPT
Cambiar “Define by:” → Components
Direcciones:
Y = Bump
Z = Brake
X = Steer
Ejemplo:
Peso del auto = 911 lbs ≈ 413.2 kg
Fuerzas aplicadas:
1.5g Steer
1.5g Brake
3g Bump
Usar F=ma
Ver imagen para punto de aplicación en el contact patch
¡Mira la imagen abajo para los puntos de coordenadas exactos del punto de contacto de DayBreak!
- Puntos de coordenadas de la carga remota aplicada en el punto de contacto
6. Malla y Contactos
Configuración de malla:
Tamaño de elemento: suficiente para 3 elementos de grosor
Ejemplo: 0.001 m para simulaciones rápidas
ANSYS detectará automáticamente contacto entre el tab del pushrod y el LCA
- Ejemplo de malla de 0.001 m
Bajo Conexiones > Contactos:
ANSYS debería detectar automáticamente el contacto entre la pestaña del pushrod y el LCA.
En otras palabras, bajo conexiones > contactos, ANSYS ya definió el contacto entre la pestaña del pushrod y el LCA; esto debería ser suficientemente preciso.
Asignar material Aluminio 6061 a todas las piezas
Nota: para NextGen o Solar McQueen, el material es acero 4130
7. Resultados de Simulación
Insertar sondas (probes):
Von Mises Stress
Max Equivalent Stress
Clic en Solve
Notas:
Suele haber alto esfuerzo en el inboard por no modelar flexión del upright. Esto sirve como verificación intuitiva.
En este caso: falla en la ranura del LCA (no pasa nada, no es el diseño final).
8. Sondas de Fuerza (Validación)
Insertar 6 Joint Probes (uno por pickup inboard)
Comparar con cálculos manuales / solver de armaduras
Insertar 3 Beam Probes (UCA, LCA, tierod)9. Beam Stiffness Accuracy (OPTIONAL)
Validación clave para Solar McQueen y pushrods de CF
Ahora, en el video, Robert muestra cómo representar con precisión la rigidez de la viga, que termina siendo el equivalente a una viga de acero de este radio (muy gruesa)
Robert muestra cómo representar la rigidez del upright con una viga equivalente.
Usar k=EA/L
Ajustar radio de la viga hasta que coincida rigidez vertical con el upright real
Esto da una simulación precisa sin necesidad de importar el upright completo
- Resolviendo la rigidez del upright en la calculadora Desmos + Upright en Ansys; la coordenada x de la intersección es el radio de la viga gruesa (para obtener una rigidez representativa precisa de nuestro upright real)
10. Revisión Final
Revisa que TODOS los joints sean:
Reference: Deformable
Mobile: Deformable
Si están en “Rigid”, mostrarán cero esfuerzo
Tip ANSYS: Presiona H para hacer zoom out al ensamblaje completo
Resultados Finales & Conclusiones
La simulación falla (como se esperaba)
Mismo flujo de trabajo sirve para:
Daybreak/NextGen
Solar McQueen
Resumen:
Mínimo FOS: 0.35
Máx. Esfuerzo: 735 MPa
Componentes críticos: LCA, tab del pushrod, ranura del LCA para el rodamiento esférico
Ubicación del FOS mínimo en el LCA/conjunto completo del brazo de control- Distribución de esfuerzos en el UCA
- FOS del UCA
ULTIMA COSA: Guardar el Proyecto
No olvides hacer clic en Guardar en ANSYS Workbench.
Este archivo se llamará:Daybreak CA Sim Practice - v1
Gracias – de parte de Joshua Palacios; Aquí tienes una galleta si llegaste hasta aquí