Altair HyperWorks與產(chǎn)品設(shè)計(jì)咨詢?cè)谲婈?duì)防御系統(tǒng)的應(yīng)用

2017-02-15 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

對(duì)新型軍用車輛的分析支持

部隊(duì)防御公司(FPI)發(fā)明了一種新的軍用車輛取名為:“水牛”。 “水牛”是一種建造在麥克卡車底盤上的令人生畏的大型軍用車輛。它的任務(wù)是清除陸地上的地雷和簡(jiǎn)易爆炸裝置(IEDs)。它具有開拓性的設(shè)計(jì),其使用的無大梁結(jié)構(gòu)殼體設(shè)計(jì)能夠使爆炸通過反射偏離車內(nèi)人員。目前已經(jīng)成為美國(guó)軍用車輛新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)MRAP(抵御地雷、伏擊保護(hù))。如今FPI正利用Altair HyperWorks工具與產(chǎn)品設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)進(jìn)行一系列基于MRAP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)。

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從專門設(shè)計(jì)到軍用標(biāo)準(zhǔn)

無武裝卡車和高機(jī)動(dòng)多用途輪式車等人員輸送車輛已經(jīng)成為反恐戰(zhàn)爭(zhēng)中的主要被襲目標(biāo)。

FPI分析部門主管Harley Wattrick說:“過去,在尚未有軍方標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的時(shí)候,我們受到額外的待遇,將‘水牛’銷售給軍方。隨后他們要求我們生產(chǎn)更小更通用的‘水牛’,我們稱其為‘美洲獅’。在簽訂‘美洲獅’合同時(shí)附上了軍用標(biāo)準(zhǔn),即SAE標(biāo)準(zhǔn)和NTSA標(biāo)準(zhǔn),軍隊(duì)希望MRAP車輛可以滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。并要求提供分析文檔以確保新車輛滿足這些要求,包括約束和牽引性能。

當(dāng)時(shí),FPI沒有正式的內(nèi)部分析能力。Harley Wattrick在福特工作20年后接受了聘任并負(fù)責(zé)組建公司分析小組。他的第一個(gè)任務(wù)是:走訪軟件供應(yīng)商并選擇分析工具。

Harley Wattrick說:“經(jīng)過全面考慮,我認(rèn)為HyperWorks軟件包是最佳選擇。它提供了我們需要的求解器(包括RADIOSS),既可以做線性求解又可以做非線性求解,還可以使用優(yōu)化工具OptiStruct進(jìn)行基于NASTRAN格式的優(yōu)化,這使得學(xué)習(xí)和操作都非常簡(jiǎn)單。幾乎我們所有FEA工程師進(jìn)入公司時(shí)就能夠使用HyperMesh。作為一個(gè)剛剛起步的公司,我們的能力和預(yù)算都很有限。HyperWorks提供的產(chǎn)品的性能、價(jià)值和廣度令我們印象深刻。”

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將分析變成設(shè)計(jì)流程的重要部分

Harley Wattrick和后來的Lorraine Pizzirani都是經(jīng)驗(yàn)豐富的CAE設(shè)計(jì)專家。他們使分析成為FPI工程流程中最受重視的部分。通常在第一個(gè)CAD概念設(shè)計(jì)剛形成的時(shí)候分析就進(jìn)入了流程,工程師希望在他們繼續(xù)下一步工作前先進(jìn)行一個(gè)基本的分析。

Harley Wattrick說:“我們已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)流程,使仿真分析轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)原型樣機(jī)開發(fā)的角色。工程師可能會(huì)過來問:‘這些門的鉸鏈可以承受住這些載荷嗎?’我們可以很快做出答復(fù)是否需要調(diào)整設(shè)計(jì)。”

HyperWorks的優(yōu)點(diǎn)之一是可以很輕松地導(dǎo)入FPI采用的SolidWorks幾何模型。不必在導(dǎo)入CAD模型后再進(jìn)行幾何清理。HyperWorks的這些功能使分析需求可以更快得到響應(yīng)。將HyperWorks的分析功能增加到設(shè)計(jì)流程中不僅提高FPI產(chǎn)品的質(zhì)量,縮短了產(chǎn)品周期,而且為產(chǎn)品滿足標(biāo)準(zhǔn)提供了文檔化的證明。

Harley Wattrick說:“我們的研究人員知道如何設(shè)計(jì)一個(gè)能夠抵御爆炸的車體外殼,但是無法很好地設(shè)計(jì)出用于承載這些技術(shù)的車輛,這些要求都是包含在MRAP內(nèi)。HyperWorks可以幫助我們給設(shè)計(jì)師一個(gè)初步分析的結(jié)果圖片,這樣他就可以馬上判斷是否有問題需要解決。所以,我們的設(shè)計(jì)質(zhì)量確實(shí)得到了提高。”

車輛起重裝置——右前方起重裝配體

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與Altair產(chǎn)品設(shè)計(jì)咨詢團(tuán)隊(duì)的合作

隨著公司業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng),FPI兩人組成的分析團(tuán)隊(duì)的工作量不斷增加。繼“美洲豹”之后輕款的“水牛”也就是“印度豹”在高機(jī)動(dòng)多用途輪式車領(lǐng)域方面作為美洲豹的替代品正在制作早期原型樣機(jī)。作為“水牛”底盤的麥克底盤也需要重新設(shè)計(jì)。Harley Wattrick和Lorraine Pizzirani對(duì)具有18個(gè)變量的三種車型進(jìn)行分析,他們需要借助外部的分析專家。

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Harley Wattrick說:“在我們可支配時(shí)間內(nèi)能夠解答的問題是有限的。在考量了一些可以提供項(xiàng)目咨詢服務(wù)的公司后,我們一致認(rèn)為Altair產(chǎn)品設(shè)計(jì)咨詢團(tuán)隊(duì)的報(bào)價(jià)是頗具競(jìng)爭(zhēng)力的。Altair產(chǎn)品設(shè)計(jì)咨詢?cè)谄囋O(shè)計(jì)分析方面具有深厚的經(jīng)驗(yàn),給我們帶來了很多幫助。

還有很多其它優(yōu)點(diǎn),如一致性。例如當(dāng)他們完成一個(gè)任務(wù)后,我們可以直接拿來進(jìn)行重新運(yùn)行,因?yàn)樗麄円彩褂肏yperWorks,我們拿到結(jié)果文件和直接可以運(yùn)行的輸入模型(我們知道如何在前后處理器HyperMesh中使用它們)后直接查看。或許對(duì)于他們完成開發(fā)的整套懸架系統(tǒng)我們無法設(shè)計(jì),但我們可以很快地進(jìn)行局部修改,將零件A替換成零件B、調(diào)節(jié)彈簧剛度、改變沖擊率然后重新運(yùn)行。”

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底線: 挽救生命

估計(jì)有5000輛FPI MRAP車輛正在伊拉克和阿富汗投入使用。車輛和人員的存活率屬于機(jī)密,但是從FPI收到的眾多戰(zhàn)場(chǎng)推薦書看,他們滿足了工程設(shè)計(jì)小組的基準(zhǔn)目標(biāo):保護(hù)每天使用“美洲豹”和“印度豹”的士兵生命。

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