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从工程师的角度走进汽车研发过程——Altair HyperWorks案例分析

作者:智造软件

汽车的研发是一项非常庞大复杂的系统工程,甚至需要数千人耗费数年的时间才能完成。一款汽车从研发到上市大约需要5年时间。然而,随着技术的不断发展和一系列仿真软件的应用,研发时间大大缩短,成本也大幅降低。

2008年,德国的PWO公司(Progress-WerkOberkirchAG)开发并生产了一种新型汽车仪表板钢制横梁(CCB)。当时制造商提供了CAD模型,并确定了设计空间和零部件的预定义规范,使用HyperWorks进行该部件的研发。

从工程师的角度走进汽车研发过程——Altair HyperWorks案例分析

对于这一案例,我们重新对其进行了分析,下面给大家讲解一下当时的设计开发流程方案是怎么样的。首先,选择使用HyperMesh来处理CAD模型,将其转化为适用于仿真的有限元模型。为了满足碰撞和模态的要求,PWO使用OptiStruct对零部件进行优化,并使用RADIOSS和其他外部求解器进行分析。之后,使用HyperView进行后处理,并利用HyperForm检查零部件的制造可行性,并进行金属成型仿真。对于PWO来说,能够在同一用户界面和软件许可证系统下进行各种仿真工作是非常重要的。

PWO集团是汽车行业研发和制造创新产品的重要合作伙伴,依据即时生产和零缺陷标准,已生产了数百万汽车零部件。为了满足客户的需求并进一步开拓国际市场,PWO集团正积极在海外设厂。PWO通过全球扩张取得了巨大成功。随着汽车销售情况恢复正常,PWO集团获得了许多订单,其利润迅速增长。

厂商有很多要求,其中包括对于零部件研发中模态分析和动态载荷的要求。这些要求是基于零部件的预期使用情况制定的。在研发汽车横梁的案例中,由于车速超过某一值后车辆会产生不利振动,所以连接方向盘的横梁的固有频率应低于预设值。

除此之外,在研发过程中还需要考虑其他要求,这些要求与舒适性无关,而是关乎碰撞安全性。HyperWorks可以运用到整个研发过程中,并满足所有零部件的设计需求。

从工程师的角度走进汽车研发过程——Altair HyperWorks案例分析

PWO的工程师得到CAD模型的支持后,利用HyperMesh建立有限元模型,使用HyperWorks的隐式及显式求解器RADIOSS以及其它外部求解器进行有限元分析。

接下来,利用OptiStruct进行优化,优化的目的是在满足所有要求并保证产品质量的前提下尽可能节省材料。从下图中我们可以看出,所有的结果都通过物理试验得到了验证,仿真结果与试验结果的相关性非常好。

从工程师的角度走进汽车研发过程——Altair HyperWorks案例分析

HyperWorks是一套完整的CAE解决方案,可以解决整个研发过程中的所有仿真分析工作。许多必要的研发工作可以通过虚拟技术完成。此外,HyperWorks利用模拟驱动设计,可以缩短开发周期,并且允许用户在研发过程更早的确定设计方案。利用HyperWorks可以在要求相互冲突时获得最佳的解决方案。HyperWorks的软件许可制度及开放式架构有助于用户:

  • 减少研发时间
  • 加速创新
  • 获得软件投资的最大回报
  • 提高质量和稳健性

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