由于輕量化和高性能特性的要求，復(fù)合材料已經(jīng)在航空航天行業(yè)使用了很多年，但是關(guān)于產(chǎn)品重量的要求并不局限于飛機(jī)。越來越多的汽車制造商把材料看作是最小化質(zhì)量和**化燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。
　　
　　材料的設(shè)計(jì)是有挑戰(zhàn)的。尤其在CAE仿真碰撞這樣的復(fù)雜工況時(shí)，需要考慮由復(fù)合材料的鋪層順序和纖維方向形成的大量的設(shè)計(jì)變量。而且，由此產(chǎn)生的材料的高費(fèi)用，會(huì)導(dǎo)致高端運(yùn)動(dòng)型汽車的成本增加。
　　
　　英國的汽車設(shè)計(jì)公司Gordon Murray Design(GMD)認(rèn)為復(fù)合材料可以在汽車制造方面扮演一個(gè)相當(dāng)重要的角色。為了證明這一點(diǎn)，這家公司為使用輕量化混合材料低制造和高容量汽車開發(fā)了一個(gè)叫“iStream”的**流程。
　　
　　這個(gè)iStream流程設(shè)法降低所有與汽車開發(fā)相關(guān)的費(fèi)用，從工廠研發(fā)和組裝到模具設(shè)計(jì)以及報(bào)廢。傳統(tǒng)制造汽車的方法是使用沖壓的鋼材來制造車身，GMD公司的革新iStream制造流程使用輕量化的復(fù)合板包圍管式金屬車架。
　　
　　GMD公司將iStream作為智能產(chǎn)品加以開發(fā)，提供給想要在汽車市場多元化發(fā)展的公司。但是，為了使iStream取得成功，GMD公司必須證明使用復(fù)合板的汽車結(jié)構(gòu)能夠滿足嚴(yán)格的性能目標(biāo)。為了達(dá)到這個(gè)目的，GMD公司開發(fā)了一系列的演示車輛，包括T.25和使用iStream理念的T.27。
　　
　　挑戰(zhàn)
　　
　　GMD公司是一個(gè)小型的、專業(yè)的、高智能的、擁有大量工程經(jīng)驗(yàn)的公司。這個(gè)iStream項(xiàng)目需要對(duì)復(fù)合材料的性能以及精確建模予以證明其適合作為結(jié)構(gòu)零件有深刻的理解。
　　
　　GMD公司是Altair HyperWorks仿真技術(shù)的用戶。當(dāng)這個(gè)公司在尋找仿真專家作為外部合作伙伴時(shí)，Altair ProductDesign是成為**選擇。
　　
　　Altair ProductDesign結(jié)合軟件開發(fā)業(yè)務(wù)和工程咨詢服務(wù)，能夠把從項(xiàng)目中獲得的經(jīng)驗(yàn)直接應(yīng)用到軟件功能和精度上。這是GMD公司做出該決定的關(guān)鍵因素。因?yàn)镚MD公司把這兩個(gè)業(yè)務(wù)的相互合作看作是Altair公司區(qū)分于其它產(chǎn)品開發(fā)公司的關(guān)鍵因素。
　　
　　**建模需要詳細(xì)的玻璃纖維薄片、軟核以及結(jié)合復(fù)合板和框架的結(jié)構(gòu)膠粘劑。為了評(píng)估前碰和側(cè)碰時(shí)載荷的傳遞路徑，GMD公司要求Altair ProductDesign建立一個(gè)精細(xì)調(diào)教的iStream底盤CAE模型。
　　
　　Altair ProductDesign建議使用Altair HyperWorks對(duì)車輛結(jié)構(gòu)不同零件建立由1D梁單元和殼單元組成的有限元模型，這樣大部分的建模可以由Altair的離線技術(shù)能力完成，以加速這個(gè)耗時(shí)的階段。
　　
　　這種方法允許分析階段通過建立復(fù)合材料的虛擬模型直接響應(yīng)設(shè)計(jì)階段，這比標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)流程更加簡單。這樣，不需要通過徹底的計(jì)算分析，設(shè)計(jì)方向就可以更快地被探索、控制以及評(píng)估。加速分析過程使得GMD公司可以快速研究更多不同的設(shè)計(jì)方案，并在較短時(shí)間內(nèi)取得優(yōu)化設(shè)計(jì)的配置。
　　
　　定義材料性能
　　
　　理解CAE軟件復(fù)合材料的性能是開發(fā)環(huán)節(jié)的一個(gè)關(guān)鍵步驟，因?yàn)樵谄�車行業(yè)對(duì)復(fù)合材料的掌握還沒有金屬材料那么成熟。
　　
　　一旦對(duì)零部件的材料性能的理解取得一定信心，對(duì)材料的仿真將會(huì)超越獨(dú)立的零部件，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)特性的級(jí)別。這樣，子系統(tǒng)和全局系統(tǒng)都被分析，工程師能夠查看系統(tǒng)受載時(shí)各個(gè)零部件之間的相互作用。
　　
　　Altair ProductDesign和GMD公司將會(huì)使用HyperWorks中RADIOSS求解器實(shí)施一系列的虛擬仿真測試，以定義在碰撞等多種載荷下的材料性能。虛擬測試的實(shí)施基于對(duì)物理測試要求的理解，以確保結(jié)果可以**地匹配，而不需要重復(fù)多次無謂的測試。
　　
　　結(jié)論
　　
　　隨著分析與物理實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)的完成，Altair ProductDesign將會(huì)繼續(xù)與GMD公司合作開發(fā)iStream結(jié)構(gòu)以改進(jìn)碰撞性能。**材料的使用需要革新的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法，以保證高水準(zhǔn)的安全性能。來自Altair ProductDesign和汽車開發(fā)部門的仿真專家與來自GMD公司的復(fù)合材料專家建立了**的合作關(guān)系，這將有利于證明iStream革新流程的價(jià)值。
cae專區(qū)：http://articles.e-works.net.cn/cae/

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