Altair HyperWorks与产品设计咨询在军队防御系统的应用

2017-02-15 by:CAE仿真在线来源:互联网

对新型军用车辆的分析支持

部队防御公司(FPI)发明了一种新的军用车辆取名为:“水牛”。 “水牛”是一种建造在麦克卡车底盘上的令人生畏的大型军用车辆。它的任务是清除陆地上的地雷和简易爆炸装置(IEDs)。它具有开拓性的设计,其使用的无大梁结构壳体设计能够使爆炸通过反射偏离车内人员。目前已经成为美国军用车辆新的设计标准MRAP(抵御地雷、伏击保护)。如今FPI正利用Altair HyperWorks工具与产品设计咨询服务进行一系列基于MRAP标准的产品开发。

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从专门设计到军用标准

无武装卡车和高机动多用途轮式车等人员输送车辆已经成为反恐战争中的主要被袭目标。

FPI分析部门主管Harley Wattrick说:“过去,在尚未有军方标准的产品的时候,我们受到额外的待遇,将‘水牛’销售给军方。随后他们要求我们生产更小更通用的‘水牛’,我们称其为‘美洲狮’。在签订‘美洲狮’合同时附上了军用标准,即SAE标准和NTSA标准,军队希望MRAP车辆可以满足这些标准。并要求提供分析文档以确保新车辆满足这些要求,包括约束和牵引性能。

当时,FPI没有正式的内部分析能力。Harley Wattrick在福特工作20年后接受了聘任并负责组建公司分析小组。他的第一个任务是:走访软件供应商并选择分析工具。

Harley Wattrick说:“经过全面考虑,我认为HyperWorks软件包是最佳选择。它提供了我们需要的求解器(包括RADIOSS),既可以做线性求解又可以做非线性求解,还可以使用优化工具OptiStruct进行基于NASTRAN格式的优化,这使得学习和操作都非常简单。几乎我们所有FEA工程师进入公司时就能够使用HyperMesh。作为一个刚刚起步的公司,我们的能力和预算都很有限。HyperWorks提供的产品的性能、价值和广度令我们印象深刻。”

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将分析变成设计流程的重要部分

Harley Wattrick和后来的Lorraine Pizzirani都是经验丰富的CAE设计专家。他们使分析成为FPI工程流程中最受重视的部分。通常在第一个CAD概念设计刚形成的时候分析就进入了流程,工程师希望在他们继续下一步工作前先进行一个基本的分析。

Harley Wattrick说:“我们已经开发了一个流程,使仿真分析转变为引导原型样机开发的角色。工程师可能会过来问:‘这些门的铰链可以承受住这些载荷吗?’我们可以很快做出答复是否需要调整设计。”

HyperWorks的优点之一是可以很轻松地导入FPI采用的SolidWorks几何模型。不必在导入CAD模型后再进行几何清理。HyperWorks的这些功能使分析需求可以更快得到响应。将HyperWorks的分析功能增加到设计流程中不仅提高FPI产品的质量,缩短了产品周期,而且为产品满足标准提供了文档化的证明。

Harley Wattrick说:“我们的研究人员知道如何设计一个能够抵御爆炸的车体外壳,但是无法很好地设计出用于承载这些技术的车辆,这些要求都是包含在MRAP内。HyperWorks可以帮助我们给设计师一个初步分析的结果图片,这样他就可以马上判断是否有问题需要解决。所以,我们的设计质量确实得到了提高。”

车辆起重装置——右前方起重装配体

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与Altair产品设计咨询团队的合作

随着公司业务的快速增长,FPI两人组成的分析团队的工作量不断增加。继“美洲豹”之后轻款的“水牛”也就是“印度豹”在高机动多用途轮式车领域方面作为美洲豹的替代品正在制作早期原型样机。作为“水牛”底盘的麦克底盘也需要重新设计。Harley Wattrick和Lorraine Pizzirani对具有18个变量的三种车型进行分析,他们需要借助外部的分析专家。

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Harley Wattrick说:“在我们可支配时间内能够解答的问题是有限的。在考量了一些可以提供项目咨询服务的公司后,我们一致认为Altair产品设计咨询团队的报价是颇具竞争力的。Altair产品设计咨询在汽车设计分析方面具有深厚的经验,给我们带来了很多帮助。

还有很多其它优点,如一致性。例如当他们完成一个任务后,我们可以直接拿来进行重新运行,因为他们也使用HyperWorks,我们拿到结果文件和直接可以运行的输入模型(我们知道如何在前后处理器HyperMesh中使用它们)后直接查看。或许对于他们完成开发的整套悬架系统我们无法设计,但我们可以很快地进行局部修改,将零件A替换成零件B、调节弹簧刚度、改变冲击率然后重新运行。”