行業：雪地摩托車

    挑戰：面對優化任務，如何縮短時間周期、減少不必要的精力消耗，同時還能圓滿完成仿真進程是問題關鍵。

    Altair 解決方案：在設計流程初期使用 solidThinking Inspire，并結合 OptiStruct一起使用。

    優點：減重效果非常明顯，共減重近40%（伴隨材料變更） ；大幅縮短設計流程，易于進行敏感性分析

    背景介紹 

   北極星工業(Polaris Industries Inc.)于 1954 年成立于美國米尼蘇達州，是世界聞名的雪地摩托車制造商。雪地摩托底盤結構組的工作是設計并檢測雪地車的底 盤，并保證這些結構能夠支撐三個不同雪地車平臺組的解決方案，以及滿足他們的 一系列要求。計算機輔助設計和有限元分析是北極星設計流程中的必要工作方法， 工程師的工作就是盡量創建優化的結構，減輕重量的同時保證性能安全。

    挑戰 

   進行優化設計時，如何減少反復次數 

         工程師 Rick Kerner 是團隊中負責優化設計的關鍵成員。多年來，他依靠兩個基礎的有限元分析工具，將計算機模型網格化，并使用線性靜態模型方法進行分析。 “最難的部分在于，這些傳統的工具需要我們不斷的進行反復工作才能將模型 細化，”Kerner 說道，“一般來說我們要進行 10 到 12 次的反復，才能獲得可靠的 結果。” 所以 Kerner 希望找到一個能幫他快速獲得優化目標的解決方案，盡量減少時 間，并且還能滿足新型雪地摩托結構設計的優化需求。   

    “從以往的在 CAD 到 FE 這個環節中進行平均 10-12 次反復，減少到現在只 需 5-6 次的反復，Inspire 和 OptiStruct 幫我們大幅地節省了成本。” 

                                                                                                                          Rick Kerner 

                                                                                                                         北極星主管工程師

    解決方案

   Kerner 將 solidThinking Inspire 引入新的底盤項目，在不犧牲結構完整性的前提下將其用于一些硬性的減重目標。他使用 solidThinking Inspire 尋找理想的傳力路徑，在簡單地創建設計空間、施加合適的載荷工況后，讓 solidThinking Inspire 自動生成滿足底盤需求的設計。他還將Inspire生成設計形態的能力與Altair的優化工具OptiStruct結合起來，利用OptiStruct 來檢測之前的底盤拓撲優化結果，為原來由管子焊接出來的部件尋找更加高效的重量及強度解決方案。 “當我們開始應用了 Inspire，所有的進程都加快了，”Kerner 解釋道，“使用 Inspire 獲取傳力路徑，能讓我們獲得最基礎的工程形態，然后我們將工作轉移到 OptiStruct 當中去細化形態，使其更適合制造和剛度要求。” “在 Inspire 中，我們僅保留所有定位點，將鋼結構移除，”Kerner 說道，“然后讓 Inspire 生成一個支撐鋁結構的新 的形狀。然后我們對這個結構進行評估，決定哪里需要保留鋼管，而哪里應用鋁材料是可行的。我們創建了一個新的鋁材設計，并將其組裝到裝配體中，滿足了我們對重量及載荷的要求。”                                                                                                         

           基于現有的焊接管件設計                                          定義設計空間                    solidThinking Inspire 中的優化結果

    結論 

    Inspire 和 OptiStuct 讓北極星團隊在雪地摩托設計中減少了反復工作的次數，并且大幅減少了結構的重量。 

    “從以往的在 CAD 到 FE 這個環節中進行平均 10-12 次反復，減少到現在只需 5-6 次的反復，這幫我們大幅地節省了成本。原先我們需要三代產品原型，而現在我們只需要一個就夠了。”Kerner 說道。團隊利用 solidThinking Inspire 和 OptiStuct 將產品減重近 15%-20%。而當用鋁材來代替鋼材后，又達到減重了 35%-40%的水平。 

    現在，每當北極星團隊需要設計一個新結構時只需在一個設計空間中設定邊界條件和載荷即可。利用 solidThinking 制作的幾何形狀，導入至 OptiStruct，看在同等載荷及應力約束下生成的結果。由 OptiStruct 生成的結果與 Inspire 的運算結 果十分相似。

    Kerner 表示當習慣了使用 solidThinking，創建模型和載荷工況就變得非常容易，現在他在使用 Inspire 創立多工況環境以生成均布的解決方案。“這個好處非常明顯，”他說道，“Inspire 幫我節省了大量思考的時間。我只需創建設計空間， 然后讓工具自己尋找傳力路徑的方案。并且我還能進行載荷工況的敏感性分析。”

          現有的雪地摩托底盤組件                                    經由 OptiStruct 和 Inspire 優化后的概念形態

    此外，Kerner 還能在結構檢查的階段利用 Inspire 管理一些假設分析問題。而 HyperWorks 基于 unit 的許可管理方式也讓 Kerner 的設計進程更加輕松。“我沒必要去考慮許可的問題，當我使用 Inspire 時，我只需要關掉另外一個 HyperWorks 中的工具即可。OptiStruct 需要更多一些的點數，所以我們可以隨意使用較少點數的工具，比如說 solidThinking。尤其與其他工程師分享點數時，這種方式很方便，不需要從其他人那里借用大量點數，也不會再有其他的花費，即可運行程序。”

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