HyperWorks 幫助開發(fā) 2009 沃爾沃環(huán)球帆船賽獲獎帆船

技術支持

行業(yè)：船舶

挑戰(zhàn)：在預設的時間內開發(fā)出結構優(yōu)化的帆船，并且考慮沃爾沃環(huán)球帆船賽挑戰(zhàn)的各種約束條件。

Altair 解決方案：利用HyperWorks進行帆船相關結構的有限元分析和優(yōu)化實現(xiàn) 了強度、剛度、質量等性能最佳化為目標的整體結構設計和多級優(yōu)化。

優(yōu)點：在帆船多個重要的結構部件取得 10%的減重效果；縮短開發(fā)周期節(jié)約時間；在建造之前定義和優(yōu)化結構

背景介紹

ABstructures 使用HyperWorks 系列CAE 軟件設計和優(yōu)化沃爾沃環(huán)球帆船賽獲獎帆船 Ericsson 4 的結構。

該帆船船長 Torben Grael 于 2009 年 7 月 27 日在俄羅斯圣彼得堡宣布取得沃爾沃環(huán)球帆船賽的勝利。本次比賽歷時 8 個月，在最嚴苛的情況下環(huán)球航行了 37,000 海里。ABstructures 在 Ericsson 3 的開發(fā)中已經使用了仿真軟件 HyperWorks。在兩艘 Ericsson 帆船中廣泛使用 HyperWorks 進行碳纖維結構的設計和優(yōu)化。與 2004 年完成的沃爾沃環(huán)球帆船賽使用的老一代帆船相比，新一代帆船的基礎結構得到了提升。通過將頂尖 CAE 技術和豐富的實踐經驗相結合 ABstructures 在世界各個區(qū)域發(fā)布了輕量化結構的最佳設計。

挑戰(zhàn)

在預設的時間內開發(fā)出結構優(yōu)化的帆船，并且考慮沃爾沃環(huán)球帆船賽挑戰(zhàn) 的各種約束條件，例如沃爾沃 Open70 規(guī)則規(guī)定龍骨重量在 6.0-7.4 噸之間，游艇的整體重量近 14 噸。

“沃爾沃 Open70 規(guī)則旨在制造快速單桅單龍骨船。要適合最高水平的長距離海上競賽，安全和自足是最重要的。該規(guī)則旨在促進穩(wěn)定性高、易駕駛、少駕乘人員的適航船只的設計開發(fā)。任何于此向悖的開發(fā)都是不符合規(guī)則的。”

“我們已經在很多項目中使用了 HyperWorks，我們喜歡該軟件的其中一點是它允許我們在相同的 license 協(xié)議下在同一個軟件環(huán)境下處理絕大部分結構設計任務。感謝 HyperWorks 使我們可以在這次比賽使用的 Ericsson 帆船最重要的結構部件取得 10%的減重效果。”

ABstructures 常務董事 Fabio Bressan 博士

解決方案

通過使用蘊含頂尖CAE技術的AltairHyperWorks軟件進行帆船相關結構的有限元分析和優(yōu)化實現(xiàn)了強度、剛度、質量（利用碳纖維材料的拓撲優(yōu)化）等性能最佳化為目標的整體結構設計和多級優(yōu)化。

這包括龍骨鰭截面、傾斜機構和相關結構。通過應用先進的優(yōu)化概念，精簡了復合材料鋪層設計流程，提高了效率。這是通過識別設計流程中的三個關鍵階段（概念設計綜合，系統(tǒng)級設計和詳細材料鋪層設計）并使用各種優(yōu)化技術（拓撲、自由尺寸、鋪層尺寸和鋪層順序）將它們耦合在一起實現(xiàn)的。復合材料自由尺寸優(yōu)化可以在概念設計綜合階段充分挖掘復合材料的潛力同時設計結構和材料。使用自由尺寸優(yōu)化可以得到整個結構特定纖維方向的每一層的不同厚度。還可以使用制造約束在概念設計綜合階段同時控制每一個鋪層厚度，總鋪層厚度，鋪層方向百分比等。

在鋪層尺寸(或厚度)優(yōu)化階段通過針對設計性能和制造要求的詳細的尺寸優(yōu)化對自由尺寸優(yōu)化得到的概念設計階段的鋪層厚度進行細節(jié)調整。鋪層順序優(yōu)化可以得到最佳鋪層順序并保證設計性能和鋪層制造要求。