瑞尔森的国际超级高铁团队

2015年夏天SpaceX公司的埃隆·马斯克推出了Hyperloop设计竞赛,以进一步加快Hyperloop项目的进展。Graeme Klim是瑞尔森大学的一名硕士学生,他听说了这个竞赛,基于他之前在飞机着陆系统方面的工作经验,立刻对这个竞赛产生了兴趣。格雷姆很快与许多同行建立了联系,并成立了瑞尔森的国际超级高铁团队(right)。格雷姆指出:“竞赛要求提交一个完整的荚果,或一个子系统。由于我们团队的规模和先前的专业知识,我们想要做出重大贡献,因此决定我们将重点放在一个类似飞机起落架的低速和紧急子系统上。我们称之为Hyperloop可部署车轮系统。”

到2015年9月,团队有了他们提交到第一轮淘汰赛的初步设计概念。这部分比赛有几千份参赛作品,很快就缩小到几百份。之后,参赛队伍必须提交设计报告,进入下一轮淘汰赛,参赛队伍的数量减少到125支。这125个团队,由来自20个不同国家和多个不同州的学校组成,被邀请参加2016年1月的超级高铁设计周末。在这次活动中,right团队向评委会介绍了他们的概念。格雷姆提到,“我们的团队很幸运,在这次活动中,我们的车轮系统赢得了子系统创新奖。”

设计过程中的灵感

在赢得子系统创新奖后,团队非常兴奋地启动了其轮式系统的开发过程,并迅速开始寻找赞助商。在与赞助商交谈时,团队发现了通过在设计上实现优化工具可以获得的好处。正是在这个时候,团队才第一次接触到Inspire。Graeme提到,“一旦我们发现了Inspire, Altair的团队就为我们安排了一位专家,他将为我们的培训和设计提供支持。我已经有一个部分候选者在脑海中支架安装我们的马达。与此同时,我也与Burloak Technologies, Inc.的团队进行了交谈,他们专门从事金属增材制造。这个团队同意赞助我们生产新的优化支架。正如你所看到的,我们最终的支架设计是非常有机和独特的。这非常适合增材制造的生产。”

在一个非常快速的培训课程之后,团队感到足够舒服,可以在真实的设计情况下测试Inspire。“Inspire团队的支持非常棒,在线教程对我们的团队非常有用。这让我们能够快速学习并适应该软件,”Graeme提到。团队的第一步是将他们的CAD系统中的初始几何图形导入Inspire。接下来,团队利用Inspire内置的分析工具来确认初始设计的保守性。这表明支架的过度设计是很好的,是一个巨大的前景优化。然后Graeme和他的团队使用Inspire将一些载荷和约束施加到零件上,并分配设计空间进行优化。在设置完成后,团队执行了第一次优化。“我们在《Inspire》中测试了许多不同的迭代和场景。这包括许多不同的负载情况、更大的设计空间和不同的优化目标。 In all, I would say we ran about 4-5 different iterations, but were ultimately able to determine the best design based on a number of different factors.” mentioned Graeme. Once the final optimization was determined, the team used Inspire’s PolyNURBS tools to quickly and easily interpret the shape output into a solid geometry that is very organic and as Graeme mentioned, “additive manufacturing friendly.” Finally, the team ran a number of different finite element analysis tests on the new design to verify that it would perform well during all usage scenarios. Graeme noted, “Designing with Inspire was very fast, I would say the full design cycle for this part took only about a week’s time. The PolyNURBS tools in Inspire were very useful for us as well, they allowed us to quickly design the final part that was printed after the optimization.”

设计完成后,该团队将该部件的设计文件转交给他们的合作伙伴Burloak Technologies, Inc.进行增材制造。最后的部件是用AlSi10Mg制造的,重量比用固体支架制造的机器轻70%以上。该部件不仅大大提高了效率,而且大大减少了浪费的材料,每个支架约53in3。

接下来是什么?

right的团队计划继续开发其超级高铁可展开轮系统。这个团队已经有了显著的发展,现在有6名学生和5名指导老师。最终,该团队希望将可展开轮系统包括在另一个团队的吊舱上,这样就可以开发一个完整的系统。Graeme提到:“很多团队都表示了对这个项目的兴趣,也有兴趣让我们在他们的团队中担任顾问。我们目前正在探索所有的选择。”

(L)最后可展开轮子系统设计
(R)原始支架设计

在Inspire中应用加载条件的设计空间

激发括号上的优化

基于Inspire优化的新支架设计

使用增材制造的新支架

关于瑞尔森的国际超级高铁团队

瑞尔森大学是目前公认的领先的研究和创新机构,2014年在加拿大本科研究排名第一。在过去的十年里,牛津大学为有兴趣创业的学生和商业专业人士开设了各种研究中心和机构,以及“区域学习”选项。

Ryerson位于多伦多市中心的位置激发了与周边企业和空间的众多战略合作伙伴关系。最近最重要的发展是四座瑞尔森新建筑的建设:位于多伦多历史悠久的枫叶花园的mattami运动中心,获奖的扬街学生学习中心,校园里的瑞尔森形象中心和即将到来的Daphne Cockwell健康科学综合大楼。

瑞尔森大学
350年维多利亚圣
多伦多,M5B 2K3,加拿大

http://www.ryersonhyperloop.ca/