DEMA SpA是一家航空航天供應(yīng)商，曾為許多飛機(jī)設(shè)計(jì)提供工作包，例如波音787，空客A380和A321，ATR42-72，奧古斯塔·韋斯特蘭（Augusta Westland）AW139和龐巴迪CS100。DEMA最近為一架客機(jī)設(shè)計(jì)并建造了一種創(chuàng)新的航空電子艙增壓門。DEMA的工程師開發(fā)了一種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)概念，門是使用可機(jī)加工的金屬板組裝而成的，消除了對(duì)機(jī)械接頭的需求，從而減輕了重量。
考慮到維修服務(wù)過程或者制造變數(shù)會(huì)造成多種損壞情況， DEMA需要分析在飛行中該門能否滿足強(qiáng)度要求，以確定有足夠的安全裕度。這些損壞情況分析是定期執(zhí)行檢查的依據(jù)，確保安全。
損壞情況包括凹坑的厚度被減小以及垂直加強(qiáng)筋的厚度和高度被減小。初始分析，先按設(shè)計(jì)的門的厚度和高度進(jìn)行。如果計(jì)算出的靜態(tài)余量小于或等于0.05，那么該區(qū)域就不允許有損壞。
如果計(jì)算出的靜態(tài)余量大于0.05，那么就對(duì)該部分進(jìn)行10％的損壞分析。如果計(jì)算出10％損壞時(shí)的靜態(tài)裕度大于或等于0.05，那么該區(qū)域就允許10％損壞。如果計(jì)算出的靜態(tài)裕度小于或等于0.05，那么就進(jìn)一步分析該部分具有5％的損壞。如果計(jì)算出的5%損壞的狀態(tài)余量大于或等于0.05，那么該區(qū)域就允許有5％的損壞。如果計(jì)算得出的5％損壞時(shí)的靜態(tài)裕度小于0.05，則該區(qū)域不允許有損壞。
需要分析四種損壞情況：
1）加強(qiáng)板高度和凹穴厚度降低5％；
2）加強(qiáng)板高度和凹穴厚度降低10％；
3）加強(qiáng)板厚度和凹穴厚度降低5％；
4）加強(qiáng)板和容器的厚度減薄10％。
對(duì)于每種情況，都必須更改門的幾何形狀，然后必須對(duì)新的幾何形狀進(jìn)行網(wǎng)格劃分和分析。
正常流程是先根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）模型分析初始幾何。
然后是修改CAD幾何形狀，并分析第一個(gè)損壞場景。
傳統(tǒng)參數(shù)化的CAD模型通常很難修改幾何形狀，因?yàn)橹挥性谠级x中配置為參數(shù)的特征才能輕松修改。
在某些情況下，由于編輯參數(shù)幾何的固有限制，不得不從頭開始重新創(chuàng)建幾何。
然后，將生成的幾何圖形在CAD程序中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并導(dǎo)出到Patran，在該模型中，使用了附加的有限元（例如MPC或CBUSH）完成模型，再對(duì)其進(jìn)行約束并加載適當(dāng)?shù)墓r。最后，使用MSC Nastran有限元分析軟件進(jìn)行仿真。“在過去，通常每種場景都需要16個(gè)小時(shí)的時(shí)間進(jìn)行幾何修改， 4個(gè)小時(shí)的時(shí)間為分析準(zhǔn)備網(wǎng)格。構(gòu)建評(píng)估這些門所需的四個(gè)場景總共要花費(fèi)80個(gè)小時(shí)。”負(fù)責(zé)這些工作的結(jié)構(gòu)分析師，Matteo Capobianco說到。
圖1：垂直加強(qiáng)筋的中表面提取
圖 2: MSC Apex中的容器厚度修改
圖 3: MSC Apex中的有限元網(wǎng)格
“使用MSC Apex，在一種場景下，修改幾何圖形只用4個(gè)小時(shí)，比傳統(tǒng)方法縮短了75％的時(shí)間。”DEMA主管Antonio Miraglia表示， “準(zhǔn)備模型花了四個(gè)小時(shí)，與傳統(tǒng)方法相同。因此，為每個(gè)場景都建模總共需要8個(gè)小時(shí)，四個(gè)場景需要32個(gè)小時(shí)，比過去所需的時(shí)間減少了60％。”
DEMA計(jì)劃使用MSC Apex Structures，這是一個(gè)提供線性結(jié)構(gòu)分析功能的附加模塊。此模塊將節(jié)省更多時(shí)間，因?yàn)樵贛SC Apex環(huán)境中，單元、載荷和約束都將隨著的幾何形狀變化而自動(dòng)更新。“我們預(yù)計(jì)，使用MSCApex Structures可以將每種場景的模型準(zhǔn)備時(shí)間減少到2.5小時(shí)，將四種場景的模型建模所需的總時(shí)間減少到26小時(shí)，比以前的方法減少67.5％，” Malacaria說。
“進(jìn)一步的，我們將評(píng)估MSC Apex Modeler，因?yàn)槲覀兿Ｍ麥p少修改幾何圖形所需的時(shí)間。
” DEMA的研究與創(chuàng)新主管Danilo Malacaria說到。
MSC Apex Modeler使用直接建模的方法，將幾何圖形創(chuàng)建為特征或進(jìn)行獨(dú)立操作，而無需在各特征之間建立約束，也無需參考其歷史記錄。
用戶可以選擇想要的實(shí)體（例如，面邊緣或頂點(diǎn)）并通過推、拉或者拖動(dòng)來輕松地進(jìn)行任何修改，以交互的方式編輯幾何圖形。對(duì)于已經(jīng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分的模型，修改幾何圖形將會(huì)使得網(wǎng)格實(shí)時(shí)地更新生成。DEMA的工程師在MSC Apex環(huán)境中通過將受縮小影響的區(qū)域拖動(dòng)到適當(dāng)?shù)某叽鐏硇薷拈T的幾何形狀，并自動(dòng)更新網(wǎng)格。
DEMA成立于1993年，擁有約800名員工，總部位于意大利那不勒斯的Somma Vesuviana。制造和供應(yīng)航空航天組件和零部件，例如，飛機(jī)機(jī)身段、乘客地板、駕駛艙、尾錐、風(fēng)扇罩、舷梯、貨艙門、滑蓋、水平穩(wěn)定器、直升機(jī)機(jī)身、直升機(jī)機(jī)尾和直升機(jī)后機(jī)身。
公司的專業(yè)領(lǐng)域包括工程、設(shè)計(jì)、配置管理、減輕重量和應(yīng)力、材料和工藝、鈑金加工、工業(yè)工程、制造和復(fù)合零件生產(chǎn)。
