行業(yè)：汽車

    挑戰(zhàn)：通過 CAE 仿真來縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì) 周期

    Altair 解決方案：使 用 Altair HyperMesh 和 PBS Works 來自動(dòng)計(jì)算分析任 務(wù)

    優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省時(shí)間 ； 優(yōu)化設(shè)計(jì)

    背景介紹 

    1974年，SuperiorIndustries的鋁制鑄造輪轂在FordMustangII上首次露面，之后便開始在美國的道路上留下了它的印記。隨著在整個(gè)汽車行業(yè)發(fā)展的巨大影響力，Superior設(shè)計(jì)的鋁制輪轂成為上等鋁制輪轂的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)大大加速了該產(chǎn)品的普及。今天，Superior是鋁制鑄造輪轂的最大OEM制造供應(yīng)商之一，它在美國和墨西哥共有5個(gè)生產(chǎn)基地，擁有3300位員工。它為全球許多汽車和輕卡制造商生產(chǎn)鋁制輪轂。

在過去的25年里，仿真已成為Superior輪轂設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分。輪轂是汽車中少數(shù)必須滿足疲勞標(biāo)準(zhǔn)和美學(xué)要求的結(jié)構(gòu)件。當(dāng)OEM在面向車輛輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，輪轂承受的載荷卻仍然很高。即使是電動(dòng)車輛也有很重的電池箱，因此輪 轂部件的載荷分析顯得越來越重要。

將基于有限元分析的仿真融入到設(shè)計(jì)和制造過程中，使Superior維持在輪轂革 新和安全方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。現(xiàn)在Superior每年都有50款輪轂進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。   

    挑戰(zhàn) 

    過去幾十年制造技術(shù)的基本原理只有輕微的變化，設(shè)計(jì)技術(shù)卻發(fā)生了巨大的變革。樣機(jī)的建立和測試成為輪轂設(shè)計(jì)過程中昂貴而且耗時(shí)的一部分。因此在20世紀(jì)80年代后期，業(yè)界開始采用計(jì)算機(jī)仿真。

在1989年，Superior嘗試尋找一種切實(shí)可行的方法來為輪轂設(shè)計(jì)建立網(wǎng)格，并要求這個(gè)網(wǎng)格能確定輪轂應(yīng)力水平。公司嘗試了早期的一種自動(dòng)劃分網(wǎng)格軟件，但這個(gè)軟件速度很慢。隨著汽車行業(yè)開發(fā)時(shí)間縮短，Superior感到有必要尋找一種仿真工具來縮短設(shè)計(jì)周期。AltairHyperMesh成為他們選擇試用的仿真工具之一。經(jīng)過了對HyperMesh的廣泛評估之后，Superior在2002年部署使用。      

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    “在我們的仿真中自動(dòng)加載成為最節(jié)省時(shí)間和最有用的開發(fā)。這是一件令我們感到很驕傲的事情。” 

                                                                                                                            HenryRenegar 

                                                                                                                            SuperiorIndustriesCAE負(fù)責(zé)人                                                                                                             

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    解決方案

    自動(dòng)加載大幅度削減了開發(fā)時(shí)間

    通過在HyperMesh中編寫自動(dòng)加載的宏，Superior獲得了施加在每個(gè)車輪轂上的完整的加載歷程，從而使每個(gè)車輪減少了2-3個(gè)小時(shí)。使用HyperMesh使施加邊界條件的時(shí)間從幾小時(shí)變?yōu)閹追昼姡箘澐滞暾W(wǎng)格的時(shí)間從大約兩天驟減到一天。

    轉(zhuǎn)變到仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

    隨著像HyperMesh這樣有效的軟件的發(fā)展，工業(yè)界開始將仿真應(yīng)用到設(shè)計(jì)中的前端，而不是僅僅將其作為驗(yàn)證 樣機(jī)的工具。在過去典型的是樣機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，而今天是有限元驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，所有的設(shè)計(jì)結(jié)果來自于仿真。

    為了充分利用HyperWorks系列CAE軟件，Superior現(xiàn)在使用HyperMesh作為前處理，將HyperView用于復(fù)雜的后處理和可視化。此外，Superior正在考察由Altair合作伙伴提供的一些軟件，這個(gè)聯(lián)盟是一些獨(dú)立的經(jīng)銷商為了能夠使他們的技術(shù)在Altair許可平臺上應(yīng)用而和HyperWorks進(jìn)行合作，這些軟件用于一些特別的分析需要。

    Superior的一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目集中在一個(gè)很苛刻的重量目標(biāo)上，通常要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)需要相當(dāng)多次重復(fù)迭代。Superior 工程師使用HyperWorks用最少的迭代快速達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。工程師還用仿真來優(yōu)化重量和剛度設(shè)計(jì)以滿足道路噪音和操作需要，同時(shí)還滿足制造需求。不同的用戶對路緣沖擊和垂直沖擊等因素有不同的需求。Superior將這些需求設(shè)置 成一個(gè)基于有限元仿真來分析的載荷集。

    自動(dòng)化超級計(jì)算機(jī)的工作

    Superior技術(shù)上的快速革新使公司保持領(lǐng)導(dǎo)者的地位。公司現(xiàn)在使用多處理器計(jì)算機(jī)集群來求解所有的有限元任務(wù)，還使用AltairPBSWorks作為其標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)度解決方案。

    先前Superior工程師需要給他們的工作進(jìn)行人工排序，但是隨著新的計(jì)算機(jī)集群的到來，公司用PBSWorks來 自動(dòng)處理這個(gè)過程。現(xiàn)在利用一個(gè)非常友好的用戶界面，工程師只需點(diǎn)擊兩三下就能提交節(jié)點(diǎn)計(jì)算了。在計(jì)算完成后還會收到一個(gè)郵件提示。計(jì)算結(jié)果能夠很容易地從計(jì)算機(jī)集群轉(zhuǎn)到工程師的工作站上。  

    結(jié)論 

    聚焦于未來車輛的減重

看看未來的汽車產(chǎn)業(yè)，Superior期望能在幫助車輛減重以利于燃油經(jīng)濟(jì)性上扮演關(guān)鍵的角色。減輕輪轂重量是個(gè)棘手的問題，因?yàn)镺EM廠商不愿意犧牲結(jié)構(gòu)特性來滿足減重。為了滿足減重這個(gè)需要，Superior現(xiàn)在正在組織研究 并采用仿真來探索各種各樣的設(shè)計(jì)，用以滿足減重，同時(shí)保持強(qiáng)度和其他關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)特性。

Renegar預(yù)測，短期內(nèi)單件鑄造輪轂將繼續(xù)成為主流的設(shè)計(jì)，但在接下來幾十年Superior將采用一些其他的高 級設(shè)計(jì)理念。仿真將在為了滿足重量和性能原則而利用新材料進(jìn)行輪轂設(shè)計(jì)的過程中繼續(xù)扮演主導(dǎo)角色。  

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