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 solidThinking Inspire在 雪地摩托车上的应用
发布者: 出处:Altair 日期:2014/3/25 阅读:935 推荐:0 点评:0
   

 

     solidThinking Inspire

雪地摩托车上的应用

 

 

 

主要看点

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

项目介绍

 

北极星工业(Polaris Industries Inc.)1954年成立于美国米尼苏达州,是世界闻名的雪地摩托车制造商。雪地摩托底盘结构组的工作是设计并检测雪地车的底盘,并保证这些结构能够支撑三个不同雪地车平台组的解决方案,以及满足他们的一系列要求。计算机辅助设计和有限元分析是北极星设计流程中的必要工作方法,工程师的工作就是尽量创建优化的结构,减轻重量的同时保证性能安全。

 

 挑战

 

 

进行优化设计时,如何减少反复次数

工程师Rick Kerner是团队中负责优化设计的关键成员。多年来,他依靠两个基础的有限元分析工具,将计算机模型网格化,并使用线性静态模型方法进行分析。

最难的部分在于,这些传统的工具需要我们不断的进行反复工作才能将模型细化,”Kerner说道。一般来说我们要进行1012次的反复,才能获得可靠的结果。

所以Kerner希望找到一个能帮他快速获得优化目标的解决方案,尽量减少时间,并且还能满足新型雪地摩托结构设计的优化需求。

 

行业

雪地摩托车

 

挑战

面对优化任务,如何缩短时间周期、减少不必要的精力消耗,同时还能圆满完成仿真进程是问题关键。

 

Altair解决方案

在设计流程初期使用solidThinking Inspire,并结合OptiStruct一起使用。

 

 

优点

Ø  减重效果非常明显,共减重近40%(伴随材料变更)

Ø  大幅缩短设计流程,易于进行敏感性分析

 

 

 

 

polaris_logo_4.eps

圆角矩形: “从以往的在CAD到FE这个环节中进行平均10-12次反复,减少到现在只需5-6次的反复,Inspire和OptiStruct帮我们大幅地节省了成本。”Rick Kerner北极星主管工程师

 

       

 

解决方案

 

组合使用solidThinking InspireOptiStruct

 

2012年,Kerner在一份工程杂志上读到了一篇极其吸引他的文章。文章介绍利用solidThinking Inspire进行摩托车车架设计的案例。solidThinking InspireAltair公司的三维概念设计工具,它帮助工程师在设计流程的前期生成并探索高效的结构概念。

这个案例极大调动了我的兴趣,让我有种马上跟Altair谈谈的冲动,”Kerner说道。随后,我发现solidThinking已经包含在HyperWorks11.0中,原来我早就有这个工具了,于是我立刻将HyperWorks升级到最新版本。

KernersolidThinking Inspire引入新的底盘项目,在不牺牲结构完整性的前提下将其用于一些硬性的减重目标。他使用solidThinking Inspire寻找理想的传力路径,在简单地创建设计空间、施加合适的载荷工况后,让solidThinking Inspire自动生成满足底盘需求的设计。

他还将Inspire生成设计形态的能力与Altair的优化工具OptiStruct结合起来,利用OptiStruct来检测之前的底盘拓扑优化结果,为原来由管子焊接出来的部件寻找更加高效的重量及强度解决方案。

当我们开始应用了Inspire,所有的进程都加快了,”Kerner解释道,使用Inspire获取传力路径,能让我们获得最基础的工程形态,然后我们将工作转移到OptiStruct当中去细化形态,使其更适合制造和刚度要求。

工程师们也将InspireOptiStruct组合起来,评估以铝结构代替钢部件的减重潜力。

Inspire中,我们仅保留所有定位点,将钢结构移除,”Kerner说道,然后让Inspire生成一个支撑铝结构的新的形状。然后我们对这个结构进行评估,决定哪里需要保留钢管,而哪里应用铝材料是可行的。我们创建了一个新的铝材设计,并将其组装到装配体中,满足了我们对重量及载荷的要求。

 

    

 

结论

 

很少的反复次数,以及突破性地减重

 

InspireOptiStuct让北极星团队在雪地摩托设计中减少了反复工作的次数,并且大幅减少了结构的重量。

从以往的在CADFE这个环节中进行平均10-12次反复,减少到现在只需5-6次的反复,这帮我们大幅地节省了成本。原先我们需要三代产品原型,而现在我们只需要一个就够了。”Kerner说道。

此外,一开始团队利用solidThinking InspireOptiStuct将产品减重近15%-20%。而当用铝材来代替钢材后,又达到减重了35%-40%的水平。

我们看到利用铝材来代替钢材的可能性,并且结果还能保持同样的应力和耐久性限制,“Kerner说道。

现在,每当北极星团队需要设计一个新结构时,Kerner说道,这简直太容易了,只需在一个设计空间中设定边界条件和载荷即可。我利用solidThinking制作的几何形状,导入至OptiStruct,想看看在同等载荷及应力约束下,将会生成何种结果。由OptiStruct生成的结果与Inspire的运算结果十分相似,这让我增加了对Inspire的信心等级。由此我去说服我的工程师伙伴们,让他们相信这是一种非常可靠的解决方案,尽管它的结果看起来并不像常见的管状托架或者是铸造形态。

Kerner表示当习惯了使用solidThinking,创建模型和载荷工况就变得非常容易,现在他在使用Inspire创立多工况环境以生成均布的解决方案。这个好处非常明显,他说道。“Inspire帮我节省了大量思考的时间。我只需创建设计空间,然后让工具自己寻找传力路径的方案。并且我还能进行载荷工况的敏感性分析。

 

          此外,Kerner还能在结构检查的阶段利用Inspire管理一些假设分析问题。如果正确使用的话,它还是一个即时方案驱动程序。他通过研究说道。

HyperWorks基于unit的许可管理方式也让Kerner的设计进程更加轻松。我没必要去考虑许可的问题,当我使用Inspire时,我只需要关掉另外一个HyperWorks中的工具即可。OptiStruct需要更多一些的代币,所以我们可以随意使用仅需少量代币的工具,比如说solidThinking。尤其与其他工程师分享代币时,这种方式很方便,不需要从其他人那里借用大量代币,也不会再有其他的花费,即可运行程序。

 

 

 

关于Altair公司

Altair公司是世界领先的工程设计技术的开发者之一,也是一家具有全球深厚工程技术底蕴的优秀CAE工程公司。Altair 公司拥有多元化的业务主线,其技术涵盖高端CAE仿真和优化技术、数据管理及流程自动化、高性能计算与网络计算技术,同时具备一流的产品设计、流程定制、二次开发等咨询服务能力。Altair目前为私人所有,总部设在美国底特律,在全球拥有1800多位员工,分支机构遍及美洲、欧洲及亚太地区。凭借其在产品设计、先进CAE工程软件开发和网格计算技术等方面拥有27年的经验,Altair不断为各个行业的客户创造竞争优势。

www.altair.com.cn

 

 

  企业级CAE仿真平台

构建于设计优化、性能数据管理和流程自动化的基础理念之上,HyperWorks是一个企业级的仿真解决方案,用于加快企业设计开发和决策过程。作为业界最全面的开放构架的CAE解决方案,HyperWorks包括第一流的建模、分析、可视化和数据管理解决方案,适用于线性、非线性、结构优化、流固耦合和多刚体动力学等多个领域。

www.altairhyperworks.com.cn

 

 

产品创新及概念设计软件

solidThinking致力于开发和推广创新软件工具,为设计、工程及相关组织提供极具革新性的创意流程。产品包括为设计师开发的solidThinking Evolve——高度集成的三维概念建模及渲染环境;以及为工程师及建筑设计师开发的solidThinking Inspire——独一无二的以仿真驱动概念设计的工具。

www.solidthinking.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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