軌道車輛制造商使用 HyperWorks快速修改軌道車設(shè)計(jì)

2017-01-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

項(xiàng)目介紹

美國(guó)鐵路機(jī)車工業(yè)公司(AmericanRailcar Industries),總部設(shè)在密蘇里州圣查爾斯,主要從事設(shè)計(jì)制造商業(yè)軌道車,生產(chǎn)車輪以上的所有部件?？蛻羰褂迷摴旧a(chǎn)的車廂運(yùn)輸各種液體和固體原材料,包括石油、煤炭、水泥、沙子、谷物和其他物質(zhì)。他們的設(shè)計(jì)包括貨車車廂、吊船和料斗等。

挑戰(zhàn)

該公司在設(shè)計(jì)其“國(guó)內(nèi)最強(qiáng)”汽車時(shí)必須牢記其運(yùn)輸材料的特殊性。例如,氯具有很強(qiáng)的腐蝕性,且受聯(lián)邦和各州的法規(guī)限制。所以裝載它的車廂設(shè)計(jì)必須非常穩(wěn)定。與此同時(shí),軌道車必須是具有成本競(jìng)爭(zhēng)力,因此該公司旨在開發(fā)制造成本最低的設(shè)計(jì),以提供高性價(jià)比。

“如果我們能拿出最低的成本和最高效的結(jié)構(gòu),我們就有一個(gè)高效的設(shè)計(jì)”,美國(guó)軌道車輛結(jié)構(gòu)工程師Spencer Ashie-Winns解釋說,“因?yàn)閷?dǎo)軌限制車輛不能超過22萬磅。如果我們的車廂結(jié)構(gòu)重量為100,000磅,那么客戶可以運(yùn)輸120,000磅商品。如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可以開發(fā)75,000磅的車,那么客戶就可以拖拉145,000磅商品。因此,客戶正在尋找底線,這推動(dòng)了創(chuàng)新,所以只有用極具競(jìng)爭(zhēng)力的成本開發(fā)最好的產(chǎn)品”。

Ashie-Winns和他的工程團(tuán)隊(duì)已經(jīng)利用有限元分析軟件多年,但該軟件的局限性已經(jīng)開始減緩他們的創(chuàng)新流程。例如,他們?yōu)椴煌愋偷能嚤３只拒囆?而不同的用戶要求根據(jù)他們運(yùn)輸?shù)奶囟ㄘ浳锒ㄖ栖囕v。因此,工程師必須在不同的負(fù)載情況下重新運(yùn)行模型。

“用以前的軟件,我們不得不做全局修改,相當(dāng)于回到起點(diǎn),刪除網(wǎng)格,然后重新劃分網(wǎng)格,并且要特別注意網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系。”Ashie-Winns說,“如果有多處變化,這將是非常繁瑣的事情。另外,如果試圖旋轉(zhuǎn)模型,那簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)噩夢(mèng)?！?/span>

此外,該公司將做越來越多涉及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的項(xiàng)目。在過去,已簽約的項(xiàng)目就已經(jīng)涉及到結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)了,使用以前的軟件做研究,如果包括動(dòng)態(tài)分析,他們將面臨昂貴的購買計(jì)劃,但HyperWorks不需要購買任何額外的軟件。

最終,他們現(xiàn)有軟件與生俱來的問題越積越多,“我們花費(fèi)了很多時(shí)間去修改”,Ashie-Winns回憶說,“我意識(shí)到必須得做些什么了”。

解決方案

軌道車輛制造商使用 HyperWorks快速修改軌道車設(shè)計(jì)hypermesh學(xué)習(xí)資料圖片1

軌道車輛制造商使用 HyperWorks快速修改軌道車設(shè)計(jì)hypermesh學(xué)習(xí)資料圖片2

工程師通過HyperWorks能夠在最后驗(yàn)證試驗(yàn)前評(píng)估更多的虛擬設(shè)計(jì)

在加入美國(guó)鐵路機(jī)車工業(yè)公司之前,Ashie-Winns所在的公司使用HyperMesh——AltairHyperWorks系列CAE軟件的前處理模塊?！霸谖乙郧暗墓?/span>,我有機(jī)會(huì)選擇IDEAS或者HyperMesh來做前處理,我堅(jiān)持使用HyperMesh,因?yàn)樗浅Ｈ菀资褂??！?/span>Ashie-Winns說。在美國(guó)鐵路機(jī)車工業(yè)公司,Altair給我們做了一些演示,我意識(shí)到它是如此先進(jìn),甚至比我想象的更好。它解決了我們的需求?！?/span>

使用HyperMesh以后,當(dāng)工程師需要改變車的幾何時(shí),網(wǎng)格很快得到更新,無需刪除網(wǎng)格再重新劃分。此外,Ashie-Winns可以使用同樣的HyperWorks點(diǎn)數(shù)來運(yùn)行HyperWorks其他模塊或者Altair合作聯(lián)盟中的任何一款軟件。“如果我需要做一個(gè)流體力學(xué)分析,”他說,“我不需要購買任何軟件——只需要從我的HyperWorks軟件中選擇相應(yīng)的模塊就可以了?！?/span>

軌道車輛制造商使用 HyperWorks快速修改軌道車設(shè)計(jì)hypermesh學(xué)習(xí)資料圖片3

軌道車輛制造商使用 HyperWorks快速修改軌道車設(shè)計(jì)hyperworks仿真分析圖片4

軌道車的HyperMesh有限元模型和在HyperView中查看的應(yīng)力結(jié)果

結(jié)論

“HyperWorks已經(jīng)改變了我們的設(shè)計(jì)方式。”Ashie-Winns說,“現(xiàn)在我們毫不猶豫地嘗試不同的想法。過去因?yàn)橹匦略O(shè)計(jì)難度大以及只有兩到三個(gè)選擇,我們放棄了很多好的想法。HyperWorks的優(yōu)勢(shì)是沒有限制我們最初的設(shè)計(jì)想法。

如果我們想嘗試15次迭代,我們將毫不猶豫,因?yàn)?/span>HyperMesh中修改網(wǎng)格很容易。

他注意到HyperMesh中更加強(qiáng)大的圖形和顯示,使他的團(tuán)隊(duì)可以在不消耗大量資源的情況下旋轉(zhuǎn)非常大的模型,這將非常節(jié)省時(shí)間,也就是節(jié)省成本。

美國(guó)鐵路機(jī)車工業(yè)公司也使用MotionSolve來進(jìn)行機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析。因?yàn)楣こ處熆梢允褂靡延械?/span>HyperWorks軟件進(jìn)行分析,他們不再需要聯(lián)系其他有合適軟件的工程師來做這個(gè)分析。

“我們是一個(gè)全方位的工程團(tuán)隊(duì),”Ashie-Winns表示,“我們不會(huì)將自己限制在靜態(tài)和疲勞分析,因?yàn)槲覀冎牢覀儸F(xiàn)在有做任何分析的工具,這使我們非常自信?！?/span>

現(xiàn)在,美國(guó)軌道車正在考慮使用HyperCrash開發(fā)模型,當(dāng)列車遇到?jīng)_擊時(shí)準(zhǔn)確地表明各類貨物的行為?！斑^去,大多數(shù)的動(dòng)態(tài)分析是通過試驗(yàn)進(jìn)行的。現(xiàn)在通過HyperCrash進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析可以模擬真實(shí)環(huán)境下的試驗(yàn)。”

“HyperWorks軟件的能力是在其他其他軟件基礎(chǔ)上的又一次提升。”Ashie-Winns說,“HyperWorks的許可證模式允許選擇我們所需要的軟件模塊,真正滿足了我們的需求?！?/span>

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