Euro-Pro利用HyperWorks進行仿真驅動設計

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

項目介紹

Euro-Pro是一家充滿活力的消費品制造商,曾連續(xù)三年被INC雜志評為美國增長最快的私營企業(yè)之一。從1997年至2013年,其營業(yè)額從不足3億美元提高到超過9億美元,增長超過兩倍。公司的產(chǎn)品庫中不乏一些家喻戶曉的品牌,如Ninja攪拌器和Shark吸塵器。

Euro-Pro的工程團隊主要位于中國,而研發(fā)(R&D)團隊位于美國。產(chǎn)品的計算機輔助設計(CAD)文件來自中國團隊,研發(fā)團隊的成員使用計算機輔助工程(CAE)工具和技術來執(zhí)行分析。其中包括準備產(chǎn)品上市過程中所需要的全部重復測試。過去,研發(fā)部門主要負責物理測試和產(chǎn)品故障修復。

多年以前,公司就做出了一個明智的決定,即未來要采用仿真技術提高產(chǎn) 品性能并減少物理測試次數(shù)。Euro-Pro產(chǎn)品的開發(fā)流程要求進行可靠性跌落測試、強度和耐久性分析以及流體分析。流體分析旨在提高吸塵器的吸取能力和攪拌機的混合效果。為了測試和改進顆粒攝取能力,公司還對噴嘴形狀及不同參數(shù)進行了優(yōu)化,并對優(yōu)化效果予以相應評估。

挑戰(zhàn)

CAE對于該公司來說屬于一項較新的技術,主要用于產(chǎn)品研發(fā),可提高物理測試效果并優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量保障流程。一直以來,公司的整個產(chǎn)品開發(fā)過程都依賴于物理樣機測試,很少甚至幾乎未曾應用過仿真技術。

仿真技術可使團隊在無法進行物理測試的情況下(如內(nèi)部結構故障)仍能對方案進行有效分析。在某些情況下,樣機的制作時間可能過長,而且按照分析師要求的次數(shù)進行測試可導致成本過高。此外,使用物理測試時,分析師可能無法確知跌落或碰撞過程的具體情況。通過仿真可以更準確地確定因果關系。

僅從分析角度來看,明確斷裂或故障的根本原因將有助于研發(fā)團隊為中國的工程和產(chǎn)品設計部門提供指導。該研發(fā)團隊希望能為Euro-Pro的產(chǎn)品開發(fā)提供更多的戰(zhàn)略性意見。團隊成員需要在新一代產(chǎn)品問世前對所用材料進行測試, 以期為整個產(chǎn)品組合的市場需求、質(zhì)量、可靠性和耐久性等方面帶來積極的影響,這其中也包括材料的開發(fā)和選擇。

Euro-Pro利用HyperWorks進行仿真驅動設計hypermesh技術圖片1

解決方案

在結構分析方面,跌落仿真已成為Euro-Pro的首選解決方案。利用HyperMesh®校正幾何時,清理和網(wǎng)絡劃分仍然是最棘手的任務。其清理功能在某些方面遠超其他競爭品牌。據(jù)估計,僅網(wǎng)格劃分一項就可以節(jié)省約50%的時間。此外,有限元分析(FEA)與物理測試相比,能對沖擊和截面提供更多有用信息。

仿真的一個優(yōu)點是,分析師可進入產(chǎn)品“內(nèi)部觀看組件之間的交互情況。這種嚴苛程度的檢測在以前是無法實現(xiàn)的。物理測試與仿真同時進行,但將通過CAE結果一同呈現(xiàn)。

RADIOSS®是一款極為精確的結構分析求解器,它經(jīng)濟有效,幾乎可滿足CAE團隊的所有基本需求。

AcuSolve®也是HyperWorks®中的一款計算流體動力學(CFD)求解器,其熱分析和流體分析能力比物理測試更精準。它與物理測試之間的相互關系現(xiàn)已得到證實,這有助于在公司內(nèi)建立良好的產(chǎn)品聲譽。有了AcuSolve,分析師不再需要高度結構化的網(wǎng)格,從而為CAE模型的準備階段節(jié)省了大量時間。易用性和高效性是公司愈加青睞AcuSolve的主要原因。

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通過RADIOSS仿真跌落測試可顯示故障的根本原因并有助于找到糾正措施

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通過OptiStruct靜態(tài)分析可在投入生產(chǎn)前發(fā)現(xiàn)塑料零部件的薄弱點

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比較各種方案有助于量化改進并滿足產(chǎn)品需求

Euro-Pro利用HyperWorks進行仿真驅動設計hypermesh培訓教程圖片5

通過RADIOSS進行SPH分析將有助于探索不同設計方案對攪拌機內(nèi)流體的影響

“我來EuroPro工作之前就接觸過HyperMesh,但我當時并不了解他們求解器的其他功能,”ZHOU先生說道,“對于我來說,他們的商業(yè)模式是實現(xiàn)整體價值和易用性的關鍵所在。僅采用一家供應商意味著集成成本更低,同樣重要的是,他們還能夠提供及時有效的客戶響應支持。”

Euro-Pro通過HyperWorksOn-Demand?訪問所有這些解決方案,HyperWorksOn-Demand?是一種高性能計算(HPC)解決方案,基于按需使用的專利許可模式之上開發(fā)的云端創(chuàng)新設計。這種方法可以減輕重要計算硬件的成本負擔,同時還能節(jié)省工作人員的維護開銷。可擴展HPC基礎架構的一個額外優(yōu)勢是,在運行計算密集型任務時可同時處理其他工作。

結論

目前Euro-Pro尚未應用CAE技術。研發(fā)負責人Pu Zhou正帶領團隊新建完整的CAE基礎設施。這不僅涉及在各重點領域(如結構、動力學、熱力學和流體方面)建立內(nèi)部CAE功能,還包括對貫穿整個公司的總體價值主張和產(chǎn)品開發(fā)方法的宣傳普及。簡言之,Zhou先生正在建立卓越的CAE中心,以實現(xiàn)Euro-Pro的仿真驅動設計理念。

現(xiàn)在,Euro-Pro研發(fā)團隊可以對不同的設計執(zhí)行更多的虛擬測試,從而觀察其運行狀況。團隊成員也可以使用FEA在仿真功能中應用不同的材料來更換產(chǎn)品的成本組件。CAE結果還能針對最終產(chǎn)品設計中的優(yōu)質(zhì)材料維護提供基本方案。仿真的使用有效地預防或避免了某些制造問題。

雖然Euro-Pro仍采用物理測試標準,但由于通過CAE來報告測試流程,因此優(yōu)化了產(chǎn)品質(zhì)量。一旦組件投入生產(chǎn),表示相應的工具和模具已制造完畢,因此失敗的代價是非常昂貴的。仿真過程使物理測試流程更具科學性,從而減少返工和重新設計需求、降低制造成本、縮短上市時間并提高產(chǎn)品質(zhì)量和吸引力。

如果未來一切順利,Zhou先生想進一步提高工程團隊的分析能力。他認為,仿真驅動設計是未來的發(fā)展趨勢,而這次的合作是促進這一發(fā)展的關鍵所在。“HyperWorks正在幫助我們設計出更好的產(chǎn)品。”

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