搜索軌道車輛制造商使用 HyperWorks快速修改軌道車設計
2017-01-05 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
項目介紹
美國鐵路機車工業公司(AmericanRailcar Industries),總部設在密蘇里州圣查爾斯,主要從事設計制造商業軌道車,生產車輪以上的所有部件。客戶使用該公司生產的車廂運輸各種液體和固體原材料,包括石油、煤炭、水泥、沙子、谷物和其他物質。他們的設計包括貨車車廂、吊船和料斗等。
挑戰
該公司在設計其“國內最強”汽車時必須牢記其運輸材料的特殊性。例如,氯具有很強的腐蝕性,且受聯邦和各州的法規限制。所以裝載它的車廂設計必須非常穩定。與此同時,軌道車必須是具有成本競爭力,因此該公司旨在開發制造成本最低的設計,以提供高性價比。
“如果我們能拿出最低的成本和最高效的結構,我們就有一個高效的設計”,美國軌道車輛結構工程師Spencer Ashie-Winns解釋說,“因為導軌限制車輛不能超過22萬磅。如果我們的車廂結構重量為100,000磅,那么客戶可以運輸120,000磅商品。如果競爭對手可以開發75,000磅的車,那么客戶就可以拖拉145,000磅商品。因此,客戶正在尋找底線,這推動了創新,所以只有用極具競爭力的成本開發最好的產品”。
Ashie-Winns和他的工程團隊已經利用有限元分析軟件多年,但該軟件的局限性已經開始減緩他們的創新流程。例如,他們為不同類型的車保持基本車型,而不同的用戶要求根據他們運輸的特定貨物而定制車輛。因此,工程師必須在不同的負載情況下重新運行模型。
“用以前的軟件,我們不得不做全局修改,相當于回到起點,刪除網格,然后重新劃分網格,并且要特別注意網格節點的連接關系。”Ashie-Winns說,“如果有多處變化,這將是非常繁瑣的事情。另外,如果試圖旋轉模型,那簡直就是一場噩夢。”
此外,該公司將做越來越多涉及結構動力學的項目。在過去,已簽約的項目就已經涉及到結構動力學了,使用以前的軟件做研究,如果包括動態分析,他們將面臨昂貴的購買計劃,但HyperWorks不需要購買任何額外的軟件。
最終,他們現有軟件與生俱來的問題越積越多,“我們花費了很多時間去修改”,Ashie-Winns回憶說,“我意識到必須得做些什么了”。
解決方案
工程師通過HyperWorks能夠在最后驗證試驗前評估更多的虛擬設計
在加入美國鐵路機車工業公司之前,Ashie-Winns所在的公司使用HyperMesh——AltairHyperWorks系列CAE軟件的前處理模塊。“在我以前的公司,我有機會選擇IDEAS或者HyperMesh來做前處理,我堅持使用HyperMesh,因為它非常容易使用。”Ashie-Winns說。在美國鐵路機車工業公司,Altair給我們做了一些演示,我意識到它是如此先進,甚至比我想象的更好。它解決了我們的需求。”
使用HyperMesh以后,當工程師需要改變車的幾何時,網格很快得到更新,無需刪除網格再重新劃分。此外,Ashie-Winns可以使用同樣的HyperWorks點數來運行HyperWorks其他模塊或者Altair合作聯盟中的任何一款軟件。“如果我需要做一個流體力學分析,”他說,“我不需要購買任何軟件——只需要從我的HyperWorks軟件中選擇相應的模塊就可以了。”
軌道車的HyperMesh有限元模型和在HyperView中查看的應力結果
結論
“HyperWorks已經改變了我們的設計方式。”Ashie-Winns說,“現在我們毫不猶豫地嘗試不同的想法。過去因為重新設計難度大以及只有兩到三個選擇,我們放棄了很多好的想法。HyperWorks的優勢是沒有限制我們最初的設計想法。
如果我們想嘗試15次迭代,我們將毫不猶豫,因為HyperMesh中修改網格很容易。
他注意到HyperMesh中更加強大的圖形和顯示,使他的團隊可以在不消耗大量資源的情況下旋轉非常大的模型,這將非常節省時間,也就是節省成本。
美國鐵路機車工業公司也使用MotionSolve來進行機械動力學分析。因為工程師可以使用已有的HyperWorks軟件進行分析,他們不再需要聯系其他有合適軟件的工程師來做這個分析。
“我們是一個全方位的工程團隊,”Ashie-Winns表示,“我們不會將自己限制在靜態和疲勞分析,因為我們知道我們現在有做任何分析的工具,這使我們非常自信。”
現在,美國軌道車正在考慮使用HyperCrash開發模型,當列車遇到沖擊時準確地表明各類貨物的行為。“過去,大多數的動態分析是通過試驗進行的。現在通過HyperCrash進行動態分析可以模擬真實環境下的試驗。”
“HyperWorks軟件的能力是在其他其他軟件基礎上的又一次提升。”Ashie-Winns說,“HyperWorks的許可證模式允許選擇我們所需要的軟件模塊,真正滿足了我們的需求。”
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