HyperWorks在高性能游艇開發(fā)上的工程應(yīng)用

2016-10-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

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項目介紹

全球最大游艇制造商Brunswick船舶集團旗下的領(lǐng)先的高端游艇制造商Sea Ray船舶公司的產(chǎn)品開發(fā)和工程部門位于佛羅里達空間海岸附近的可可海灘和卡納維拉爾角的梅利特島。梅里特島的工程技術(shù)團隊為完成Sea Ray高端游艇的建模和分析兢兢業(yè)業(yè)地工作著。他們只使用Altair HyperWorks作為CAE工具。

“我們的一個姊妹公司也使用Altair的軟件,Sea Ray起初使用HyperWorks建立子系統(tǒng)模型,現(xiàn)在已經(jīng)拓展到全船模型?！盨ea Ray公司的Giovanni Greco這樣說,他是包含CAE團隊在內(nèi)75名員工的整個工程部門的主管。

從兩年前Greco加入公司到現(xiàn)在,已經(jīng)有7名工程師在使用HyperWorks,團隊對HyperWorks有了更廣泛的理解和更全面的應(yīng)用,HyperWorks被用于創(chuàng)建整個船舶的完整CAE模型和檢查各種工況下的設(shè)計。

挑戰(zhàn)

和很多其他奢侈品市場一樣,游艇市場也亟待改變和創(chuàng)新。Sea Ray通過不斷推出新產(chǎn)品來實現(xiàn)創(chuàng)新,每年推出8到12款新設(shè)計方案或改型方案。在任何時候,工程團隊都在同時處理從造型部門拿到的6到7個設(shè)計方案,該部門是船舶業(yè)最大的造型部門之一。項目一開始,設(shè)計部門同結(jié)構(gòu)工程師和造船工程師就在一個工程組內(nèi)協(xié)同工作。當模型成形后,其他部門如電子、機械、發(fā)動機等部門的工程師會越來越多地參與進來。Greco說:“Sea Ray游艇的關(guān)鍵設(shè)計元素包括亮麗的外形、可重構(gòu)的空間和高性能要求。Sea Ray以高性能運動船只、游艇和快艇聞名于世。因為我們很多客戶想讓他們的船有更高的配置,包括電視、娛樂系統(tǒng)以及像在掌舵處的實時GPS等高科技配件。這些東西大部分都很重,而且難于安裝。要使這些船舶性能優(yōu)異極具挑戰(zhàn)性,尤其是對船只的速度和加速度性能的挑戰(zhàn)。這也是使用結(jié)構(gòu)分析進行減重和提高性能對我們是如此關(guān)鍵的原因所在。

創(chuàng)造永遠稀缺的使用空間是船舶設(shè)計的永恒挑戰(zhàn)。大部分設(shè)計工作集中在可配置空間——通過改變功能可以滿足不同的需求,如折疊床,睡椅和桌子的收放等。不同船舶的設(shè)計周期不同:對團隊來說,依據(jù)具體尺寸,運動船只的設(shè)計大致需要8到10個月,運動游艇的設(shè)計大致需要10到12個月,快艇的設(shè)計大致需要12到18個月。尺寸范圍從18英尺時速50MPH的運動船只,到60英尺時速40MPH的游艇。

解決方案

圖1 快艇實物圖

圖2 快艇CAE分析

工程團隊主要應(yīng)用HyperMesh和HyperView去創(chuàng)建和評估整個結(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)小組和海洋工程小組也使用HyperGraph繪制速度、性能以及通過水上設(shè)備測試得來的加速度載荷。機械工程部門最近也開始利用MotionView進行多體動力學模擬。

Greco由于在汽車行業(yè)的工作經(jīng)驗對HyperWorks很好的了解。他發(fā)現(xiàn)HyperMesh非常有用,尤其是它處理復(fù)合材料的方法。他說:“在使用Altair公司軟件的過程中,我發(fā)現(xiàn)那是最大的優(yōu)點之一,我們在這里使用的關(guān)鍵材料是玻璃纖維復(fù)合復(fù)合材料,Altair提供了一個友好的用戶界面用于創(chuàng)建復(fù)合材料。這個是我在前后處理軟件中最為關(guān)注的特性之一。我建議Altair在該領(lǐng)域更加細化,HyperMesh已經(jīng)是使我們能夠創(chuàng)建材料和結(jié)構(gòu)模型的關(guān)鍵?！?

Sea Ray完全信賴用于OptiStruct進行結(jié)構(gòu)分析。標準的Sea Ray模型分析中包括對簡化模型的慣性釋放和振動仿真。隨后,將發(fā)動機、電池、發(fā)電機和其他非結(jié)構(gòu)組件利用質(zhì)量點代替添加到仿真模型中。

Greco說:“我們利用HyperWorks找出簡化模型和經(jīng)過修飾的船舶的不同點,就像我們在汽車行業(yè)中所做的那樣。我們下一步將利用振動輸入做頻率響應(yīng)分析,該輸入源于發(fā)動機或發(fā)電機等。接下來,我們查看在關(guān)鍵部件處的響應(yīng),如掌舵處、拱或掌舵處的座椅等位置的相應(yīng)。我們已經(jīng)在兩個船上做了這樣的分析,現(xiàn)在我們正在擬定可以使團隊中每個人都能規(guī)范化操作的程序?！?

“我們剛剛開始發(fā)現(xiàn)最重要的不是強度(設(shè)計船舶的傳統(tǒng)方法)而是對剛度進行正確設(shè)計。而剛度設(shè)計只能通過建立整個船舶模型的分析包來完成?！?

結(jié)論

圖3 Sea Ray快艇

Sea Ray已經(jīng)使用HyperWorks很長時間了,建立了完整的系統(tǒng)模型庫,用于幫助縮短設(shè)計周期。該模型庫現(xiàn)在包括每一個Sea Ray制造的船舶的尺寸和結(jié)構(gòu)。它使得工程團隊能夠通過對已有的FEA模型的修改更早地對新模型的設(shè)計進行研究,如移動隔板、改變空間布置、移動重量和質(zhì)量、以及通過分析查看對船體結(jié)構(gòu)的影響。

Greco的團隊現(xiàn)在正在不斷拓展使用HyperWorks工具進行建模和分析的能力。

Greco說:“我和Altair已經(jīng)有13年的工作關(guān)系了,我們非常高興通過購買Altair token系統(tǒng)獲得HyperWorks涵蓋的各種技術(shù)。它使得我們更容易去探索工程設(shè)計技術(shù),例如用于多體動力學的MotionView,或用于結(jié)構(gòu)曲線繪制的HyperGraph?！?

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