仿真工具：驱动设计未来
本文摘要（由AI生成）：
克莱姆森大学的DeepOrange 3项目是一个汇聚学生、教师和行业伙伴的创新教育合作计划，旨在通过实践项目培养未来工程师并开发新型跑车概念。项目融合系统工程、汽车制造等领域知识，运用先进仿真工具，创造出多功能混合动力概念跑车NBT，满足“Y一代”需求。该项目不仅提供学生实践经验，还为行业伙伴展示新技术提供平台，推动汽车行业创新。作为主办方，克莱姆森大学国际汽车研究中心致力于卓越汽车研究，该项目成功结合教育与研发，培养优秀人才，促进汽车行业发展。
克莱姆森大学的DeepOrange 3项目面向未来工程师引进了强大的分析软件，助力他们开发新型跑车的概念架构。
如何才能开发出迎合“Y 一代”消费者的多功能混合动力概念跑车呢？参与克莱姆森大学Deep Orange 3 项目的研究生们将为您揭晓答案。他们与由教职员组成的跨学科团队和行业合作伙伴并肩作战，仅在短短两年时间内就制造出这样一辆原型车。
Deep Orange 3 团队将系统集成、汽车制造、产品开发与设计以及车载电子这几大专业的研究生精英招至麾下，以集思广益的方式确定了适合“Y一代”潜在客户的车辆规格和品牌设计。在计划的实施过程中，该团队合力打造了独特的概念动力总成和概念座椅。该团队还对Industrial Origami 的专利折叠金属成形技术(FMT) 在汽车行业内的应用进行了探索，并由此提出了白车身(BIW) 概念。
为满足BIW 基础结构的必要性能要求，DeepOrange 3 项目团队与 Altair展开了精诚合作。Altair HyperWorks套件帮助团队成员在 BIW 刚度设计要求和强度设计要求之间找到了平衡。
下一个奇迹
马自达北美公司是 Deep Orange 3项目的首席企业赞助商，而位于加州帕萨迪纳 (Pasadena) 的艺术中心设计学院则担任该项目的设计合作伙伴。马自达要求学生们开发一款符合他们这一代人需求的汽车 –一款能够吸引他们在毕业后购买且具有马自达品牌认知度的汽车。
Deep Orange 3团队将其整车概念命名为NBT，意为“下一个奇迹”(Next BIG Thing)。由于马自达未针对这款概念车的规格提出任何要求，因此学生们从市场调查和空白图纸入手，确定了车型的关键规格以及进行新车宣传所需的其他要素，如目标客户、主要卖点和品牌推广策略等等。
该团队基于对“Y 一代”市场的综合分析得出了动力总成概念。数据表明，“Y一代”更愿意投资在可持续动力总成技术之上，全轮驱动更受他们的青睐。
在上述发现的基础上，该团队决定集中开发一个独特的双引擎混合动力总成系统，使其可自动选择前轮驱动、后轮驱动或全轮驱动。调查数据还表明，在作为社交达人的“Y一代”中，有相当大一部分人更钟爱五座或更多座位的车型。为此，该团队提出了双排 6座，3+3布局的内饰概念。
本着探索新技术的理念，教职员邀请该团队将FMT技术应用到BIW概念中。凭借FMT技术，在组装时可将轻量化材料折叠到由简易低成本固定装置构成的创新型高承重复杂结构中。FMT技术的主要优势在于，它免去了使用传统工具构成金属汽车组件时所需的大量资金投入（高达数亿美元），堪称原型车开发和大前景小批量汽车制造平台的不二之选。尽管FMT技术早已应用于电器行业，但在汽车行业中尚未普及。
凭借FMT技术，在组装时可将轻量化材料折叠到由简易低成本固定装置构成的创新型高承重复杂结构中。
通过辛勤努力，Deep Orange 3团队不仅创建了一个尽可能大的折叠式几何构造，而且找出了折叠这一构造的最佳方式，并研究了可最大程度减少材料浪费的零件套叠方式。
借颠覆性技术之东风
要开发符合 BIW 功能要求的拓扑形状和折叠式几何构造，设计团队学生之间的紧密配合必不可少。而随着项目的进行，DeepOrange 3 团队发现，折成“折叠工艺”(origami) 结构并非易事。例如，学生们设法创建了一个尽可能大的折叠式几何构造，并努力找出了折叠这一构造的最佳方式。他们还研究了如何套叠零件才能最大程度地减少材料浪费。此外，IndustrialOrigami的员工还对学生们进行了相关培训，培训他们如何使用这项技术并了解其常规功能。
他们还利用硬纸板模型验证了在高承重结构领域中应用 FMT技术的可行性。根据模拟研究的结果，学生们对前防撞结构、车室底板区域和后防撞结构应用了FMT技术。
首先，学生们构建了BIW设计的CAD模型。随后，该团队需要确定为实现既定目标而使设计必须具备的功能。AltairHyperWorks 套件为这些任务的顺利进行提供了有力支持。
学生们将CAD模型导入到HyperMesh中。他们使用2D面单元对FMT结构零件和管形空间网格结构组件进行了建模，还利用3D六面体单元对更厚的BIW组件（举足轻重的设计区域，是前副车架安装到车体结构的位置）进行了网格划分。
之后，该团队进行了一系列深入的有限元分析 (FEA)，其中涉及扭转刚度及弯曲刚度、固有频率以及动态坑槽和连续冲击载荷。初始设计并未满足汽车在弯曲刚度和扭转刚度方面的结构性能要求。因此，学生们进行了多次迭代设计，包括改变模型的拓扑形状、重新进行网格划分并使用HyperWorks执行快速分析研究；这些工程任务也反映出了汽车行业瞬息万变的发展动态。
正当该团队冥思苦想最终解决方案时，仿真结果显示BIW设计已满足该项目对于车身刚度的要求。此外，经对前副车架进行有限元分析（通过加速、刹车和转弯动作施加动态载荷）证实，强度关键型区域的“容许应力”也得到了满足。
DeepOrange 3项目团队成员群策群力，力求将概念化为现实。
万事俱备，只待制造
在仿真结果显示 BIW 结构已达到或超过强度和刚度要求之后，团队成员开始着手进行汽车的制造工作。根据从硬纸板模型制作获得的经验，他们对前端子结构、底板和后端子结构的FMT车身组件进行了弯曲成型处理。
利用铝质材料和结构粘合剂以及一定数量的铆钉连接各个组件，FMT BIW设计最终得以完成。随后，他们安装了双排3+3 座位布局的车室，以及仪表板、方向盘和驾驶员动力总成控制系统。
紧接着，他们在车身前部安装了前副车架，这是一款仿真驱动设计，是支持前端引擎动力总成的重要装配。最终，他们安装了动力总成系统。
Altair的仿真工具为学生们对其概念车的避震塔应力和扭转刚度进行评估提供了有力帮助。
合作就是力量
Deep Orange 3 项目为行业合作伙伴（即企业家、供应商和原始设备制造商）搭建了一个开发、集成、展示和验证整车开发产品中新创意和新技术的平台。在与学生们的共同协作下，参与该项目的公司得以探究自身没有时间或能力在独立研发中探索的概念和技术。项目过程中取得的知识成果将直接反馈给行业和学术机构，使其从中受益。
此外，行业相关教学辅之以有力指导，可使学术研究与行业实践无缝接轨，帮助未来的工程师们做好充足准备，迎接今后将在汽车行业中面临的重重挑战。Altair等合作伙伴为实现该项目的目标还奉献了大量的时间与资源。
例如，通过Altair的技术应用，学生们学会了如何优化车辆拓扑形状以及如何针对适当部位选择适当厚度的材料，从而设计出轻质与功能要求兼具的汽车。
除提供仿真软件外，Altair 的员工还对学生们进行了工具使用方面的培训。同时，如果学生们在设计概念或项目执行方面遇到任何问题，可以直接寻求Altair员工和专家来帮助。通过在项目中应用仿真工具，学生们可以在项目结束后对如何在现实环境中应用这些工具有更深入的了解。
成功的标杆
详尽的评分方案是 Deep Orange 3 项目的一大特色。评估以项目目标的达成情况为依据，由学生们互相进行单独评估。学生们完成这个项目后，基本上就可以进入汽车行业工作了。学生们发现，在DeepOrange 3项目中获取的经验与实际工作息息相关，这是他们与众不同的优势。当他们准备加入就业竞争大军时，许多学生可据此制作一份“工程设计”个人档案来和潜在雇主进行分享和讨论。
事实上，已经有多名参与 Deep Orange 3项目的毕业生就职于汽车行业了。其中一位目前在密歇根州安娜堡市 (Ann Arbor) 的丰田技术中心担任CAE分析师；一位在美国俄亥俄州雷蒙德(Raymond) 的本田研发中心担任耐久性测试工程师；还有一位在德国因戈尔施塔特的奥迪集团从事车辆前端设计/布局工作。
Deep Orange 3 项目与任何其他在大学内进行的项目均有所不同：它使工程类毕业生亲身融入到汽车原始设备制造商和供应商的工作环境中。每个项目都注重将创新型设计流程和工具（如Altair仿真软件）运用到车辆研发当中，并着重于将最终设计与突破性产品组件集成，从而为学生们提供车辆设计、工程和样车制作方面的亲身经验。
此外，Deep Orange 3项目还侧重于从集成化系统的角度考虑车辆及其基础结构的设计。借助这种方式，学生们可以与那些在汽车设计方面拥有不同经验并承担过不同职责的同事密切合作，共同攻克复杂的研发难题。他们突破了传统思维的藩篱，最终打造出一款兼具革新性和功能性的汽车。
Deep Orange 3项目详情细览
Deep Orange 3项目是克莱姆森大学国际汽车研究中心(CU-ICAR) 旗下的项目，历经两个学年，与克莱姆森大学为期两年的汽车工程专业研究生项目同时进行。通过参与该项目，学生们不仅获得了有关财务及市场分析、车辆设计、研发、样车制作和生产规划方面的宝贵经验，还有机会与汽车行业的合作伙伴一同发掘创意新颖的设计。
迄今为止：
• 189名学生参与了该项目
• 91%的学生在汽车行业中谋得了高薪职位
• 44%毕业生在南卡罗莱纳州展开了职业生涯
• 109名毕业生获得了理科硕士学位和博士学位
CU-ICAR：在汽车领域追求卓越
克莱姆森大学国际汽车研究中心(CU-ICAR)是一所先进的技术研究中心，在此，大学、行业和政府组织均可以协同参与项目。这片占地 250 英亩的校园（位于南卡罗来纳州格林威尔市）是全美唯一一个培养汽车工程学博士的摇篮。
此外，这里还具备大规模的实验室和测试设施，可供各大企业和专业人士进行新技术的应用研发。CU-ICAR的研究重点涵盖以下七个重要领域：高级动力总成、车载电子、制造/材料、车辆性能、车对车基础设施、人为因素和系统集成。
CU-ICAR教职员团队由南卡罗来纳州的私营企业和对等基金提供资金支持。教职员团队阵容强大，其中不乏多位美国最杰出的首席教授，包括BMW系统集成领域的首席教授、BMW制造领域的首席教授、Michelin车载电子系统集成领域的首席教授，以及Timken汽车设计与研发领域的首席教授。
