行業(yè)：汽車

    挑戰(zhàn)：一個革命性的全新整車平臺 的復合材料建模

    Altair 解決方案：仿真技術的擴展應用以理解 材料在碰撞載荷下的性能

    優(yōu)點：復合材料的精確仿真 ； 更輕、更高燃油效率的汽 車

    背景介紹 

    由于輕量化和高性能特性的要求，復合材料已經(jīng)在航空航天行業(yè)使用了很多年，但是關于產(chǎn)品重量的要求并不局限于飛機。越來越多的汽車制造商把材料看作是最小化質(zhì)量和最大化燃油經(jīng)濟性的關鍵。

    材料的設計是有挑戰(zhàn)的。尤其在仿真碰撞這樣的復雜工況時，需要考慮由復合材料的鋪層順序和纖維方向形成的大量的設計變量。而且，由此產(chǎn)生的材料的高費用，會導致高端運動型汽車的成本增加。

    英國的汽車設計公司GordonMurrayDesign(GMD)認為復合材料可以在汽車制造方面扮演一個相當重要的角色。為了證明這一點，這家公司為使用輕量化混合材料低制 造和高容量汽車開發(fā)了一個叫“iStream”的高效流程。

    這個iStream流程設法降低所有與汽車開發(fā)相關的費用，從工廠研發(fā)和組裝到模具設 計以及報廢。傳統(tǒng)制造汽車的方法是使用沖壓的鋼材來制造車身，GMD公司的革新iStream制造流程使用輕量化的復合板包圍管式金屬車架。

    GMD公司將iStream作為智能產(chǎn)品加以開發(fā)，提供給想要在汽車市場多元化發(fā)展 的公司。但是，為了使iStream取得成功，GMD公司必須證明使用復合板的汽車結(jié)構(gòu)能夠滿足嚴格的性能目標。為了達到這個目的，GMD公司開發(fā)了一系列的演示車輛，包括T.25和使用iStream理念的T.27。

    挑戰(zhàn) 

    GMD公司是一個小型的、專業(yè)的、高智能的、擁有大量工程經(jīng)驗的公司。這個iStream項目需要對復合材料的性能以及精確建模予以證明其適合作為結(jié)構(gòu)零件有深刻的理解。

    GMD公司是AltairHyperWorks仿真技術的用戶。當這個公司在尋找仿真專家作為外部合作伙伴時，AltairProductDesign是成為最佳選擇。AltairProductDesign結(jié)合軟 件開發(fā)業(yè)務和工程咨詢服務，能夠把從項目中獲得的經(jīng)驗直接應用到軟件功能和精度上。這是GMD公司做出該決定的關鍵因素。因為GMD公司把這兩個業(yè)務的相互合作看作是Altair公司區(qū)分于其它產(chǎn)品開發(fā)公司的關鍵因素。     

---

    “直接與AltairProductDesign團隊合作，以及他們怎樣整合Altair的軟件和其它部門的協(xié)作，在我們來看是無價的。” 

                                                                                                                            SimonMaher,

                                                                                                                            高級應力&材料工程師

                                                                                                                            GordonMurrayDesign                                                                                                                

---

    解決方案

    高效的建模

    AltairProductDesign將改進復合材料的虛擬建模以匹配物理測試的結(jié)果。 第一個任務就是為iStream建立精確的三合板材料模型。 這些復合板被認為是代替金屬的較輕的方案，同時保證強度和剛度，并且維護成本低，而且避免了腐蝕問題。

    高效建模需要詳細的玻璃纖維薄片、軟核以及結(jié)合復合板和框架的結(jié)構(gòu)膠粘劑。為了評估前碰和側(cè)碰時載荷的傳遞路徑，GMD公司要求AltairProductDesign建立一個精細調(diào)教的iStream底盤CAE模型。

    AltairProductDesign建議使用AltairHyperWorks對車輛結(jié)構(gòu)不同零件建立由1D梁單元和殼單元組成的有限元 模型，這樣大部分的建模可以由Altair的離線技術能力完成，以加速這個耗時的階段。

    這種方法允許分析階段通過建立復合材料的虛擬模型直接響應設計階段，這比標準的開發(fā)流程更加簡單。這樣，不需要通過徹底的計算分析，設計方向就可以更快地被探索、控制以及評估。加速分析過程使得GMD公司可以快速研究更多不同的設計方案，并在較短時間內(nèi)取得優(yōu)化設計的配置。 

    定義材料性能  

    理解復合材料的性能是開發(fā)環(huán)節(jié)的一個關鍵步驟，因為在汽車行業(yè)對復合材料的掌握還沒有金屬材料那么成熟。

    一旦對零部件的材料性能的理解取得一定信心，對材料的仿真將會超越獨立的零部件，達到整個系統(tǒng)特性的級別。這樣，子系統(tǒng)和全局系統(tǒng)都被分析，工程師能夠查看系統(tǒng)受載時各個零部件之間的相互作用。 

    AltairProductDesign和GMD公司將會使用HyperWorks中RADIOSS求解器實施一系列的虛擬仿真測試，以定義在碰撞等多種載荷下的材料性能。

    結(jié)論 

    隨著分析與物理實驗對標的完成，Altair ProductDesign 將會繼續(xù)與 GMD 公司合作開發(fā) iStream 結(jié)構(gòu)以改進碰 撞性能。高級材料的使用需要革新的設計和驗證方法，以保證高水準的安全性能。來自 Altair ProductDesign 和汽車 開發(fā)部門的仿真專家與來自 GMD 公司的復合材料專家建立了高效的合作關系，這將有利于證明 iStream 革新流程的 價值。   

---

    【想獲得更多信息，請加技術鄰微信客服 jishulink888。也可以申請試用、免費測算、報名培訓、研發(fā)人員20人以上的企業(yè)可以申請免費上門內(nèi)訓】