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马勒公司利用Altair解决方案简化仿真报告

7月前浏览2731

本文摘要(由AI生成):

本文概述了德国汽车系统供应商马 勒公司在北美业务及其面临的挑战。马 勒在北美涉足发动机、滤清及热管理等多个领域,利用Altair HyperWorks软件提升活塞和连杆设计的仿真效率。高级数字仿真工程师Scott Janowiak面临统一报告格式、确保仿真一致性的挑战。Altair团队建议采用HyperView中的Automated Reporting Director (ARD)解决方案,自动化处理组合和载荷工况,提升报告效率和一致性。马 勒公司采用ARD后,工程师可更专注于工程设计,统一的报告也促进了团队协作和客户关系的改善。随着计算能力的提升,自动化报告工具将助工程师提升性能标准,发现潜在问题。

项目介绍

马 勒(MAHLE) 是一家一级汽车系统供应商其总部位于德国斯图加特在全球拥有超过64,000名员工。该公司在包括中国、日本、巴西、英国、印度和美国的世界各地保有10个不同的研发中心。在北美地区,马 勒拥有29家办事处和10,000多名员工,并于2013年取得了超过26亿美元的销售收入。所有马 勒业务部都在该区域开展业务,其中包括发动机系统与零部件、滤清系统与发动机外围设备及热管理。

在北美地区设有工厂的所有轻型车和卡车OEM都是马 勒的供货对象。该公司通过其汽车零部件业务部服务于这一独立的配件市场。此外,马 勒还为该地区的赛车客户提供服务。新的马 勒北美总部于20136月开业,其中包括MAHLEIndustries, Inc.MAHLEAftermarket, Inc.EngineComponents USA, Inc.MAHLEPowertrain, LLC等多个分公司。

Scott Janowiak 是一名马 勒高级数字仿真工程师他的工作主要是研究活塞和连杆。他使用AltairHyperWorks®已有约五年时间。Altair一直都在紧密地支持马 勒的团队,帮助他们的成员从其他前处理和后处理工具转换到 HyperMesh®HyperView®(即HyperWorks计算机辅助工程 (CAE) 套件中所含前处理和后处理工具)。当Altair产品开发部AltairProductDesign介入并帮助额外设计能够加快设计过程速度的工具时,一项CAE分析报告标准化项目随即启动。

挑战

仿真的对象包括活塞、连杆和销,但整个组合的工作主要在于活塞。此项目旨在定制一个自动化的报告工具,令其涵盖标准马 勒活塞从开始到结束的全部过程,并最终能得到一个易于理解、信息全面且适用广泛的标准报告。当时有六位不同工程师制作报告,得到的报告之间存在一定差别,这就意味着呈献给客户的仿真结果将存在不一致。

活塞是极为复杂的元件,其设计必须能承受来自燃烧侧的极高温度。例如,运行速度为60007000 rpm的新式发动机会产生巨大的惯性负载。许多不同组件、力和移动部件会为设计过程带来众多可变因素。气压本身就很大,而且只会进一步地增加,原因是发动机制造商希望从每个活塞中获取更多的动力,从而使每个部件都承受较高的负载。新活塞的机械负载和热负载都相当高,对活塞进行详细的分析并取得正确的结果是非常困难和复杂的。如果在仿真中估值差10度,那么就算分析指示性能正常,在更高温度下也可能会导致故障。

仿真的主要目的是判断活塞能否通过发动机测试。这些测试的成本相当高。所以在将预生产的活塞装入发动机前需要先对其进行测试,以便节省物理测试成本并支持更多的设计迭代。预生产的活塞需要在负载未知的情况下进行 FEA分析,分析人员并不知道活塞是否会损坏。例如,如果测试指示疲劳寿命较低,则可进行一定的调整,避免进行大量昂贵的发动机测试。分析的意义在于对活塞设计进行调整,以便活塞最终能通过发动机测试。

轻量化活塞、高效发动机、高负载四缸发动机、更多变数和不同材料,这些均会增加评估的复杂程度。铝、钢、锻钢和钛均具有不同的属性,这些都必须加以了解和理解。马 勒有一个专门用于此目的的专有材料数据库。

马 勒每年会进行大量的有限元分析 (FEA)。一旦设计通过提案阶段,就可能会进行2030次迭代。每个活塞均会进行多次FEA。根据具体客户的需求,还必须针对不同标号的汽油和柴油进行测试。


活塞、销和连杆 FEA 网格


温度分布

应力振幅

上图侧缘压力),ATS的最大侧向力下图销孔压力),最大气压


解决方案

Altair ProductDesign团队建议实施AutomatedReporting Director (ARD)以此帮助马 勒简化报告活动。ARD是一种可配置、可自定义的报告解决方案它集成在HyperView中并会循环处理所有定义的组合和载荷工况而且还会为每个组合创建一页单独的报告。ARD会自动检测结果最大值或热点、选择最优视图和创建注释和图例,并会通过交互式标记突出显示最关注的结果。此工具也很灵活,支持分析人员先对每个页面进行浏览,然后再将其导出为 PowerPoint或其他所需格式。在ARD的直观用户界面中,分析人员可按照给定标准对结果进行后处理,可生成能够突出显示关键结果的交互式总体结果表,可比较各次模型迭代的结果,并可通过优秀的可定制式报告模板将结果导出。

结论

马 勒对与Altair合作感到十分满意。据Janowiak表示,能够根据公司的要求对流程进行自由调整是一个非常关键的要素。通过其团队和AltairProductDesign之间的密切协作,此自动报告解决方案终于得以完成,完善了马 勒的日常CAE工作流程。Altair负责开发代码,而马 勒负责描述当前的流程和报告需求,确保业务一致性并取得有效结果。

ARD所带来的主要效果是帮助节省了时间,该团队原本需要四到五个小时才能完成的大模型裁切和调整,现在仅需2030分钟。由于在非工程设计任务上所用时间得到减少,CAE分析人员能更多地利用他们的时间进行工程设计工作,从而可产出更多的分析和更好的设计,而不是将时间用于更零碎的工作。

此时,马 勒北美研发中心的整个CAE分析人员团队都在使用相同的报告,而且其中的布局和图例也都完全一致。由于评估报告更清晰,这种一致性有利于工程师之间的协作,并能改善与客户的关系。在生成的报告中,马 勒可对模板、视图和参数进行控制。团队成员到目前为止都给予了积极的反馈,同时该工具也引起了公司内其他仿真组的兴趣。

以前,用户必须创建HyperView会话,调整所有图片,对每个所需视图进行截图,将视觉资产转移到PowerPoint 中,进行裁切和放置,然后返回并创建标注,重新检查结果并创建报告说明,而现在只需一个按钮便可完成。ARD自动为HyperView中的所有内容创建布局,其中包括1415张带标准视图和指定载荷工况的视觉幻灯片。之后还允许用户在导出之前先对注释和视图进行自定义,从而生成准确且具有所需详尽程度的分析结果报告。通过采用 ARD,报告时间缩减了数个小时,从而让工程师能够更多地进行分析工作。HyperMeshHyperView因其易用性、稳定性和可靠性而备受欢迎,使人们可以将更多时间用于分析,而不是浪费在等待上或引起系统毁坏。

仿真已让活塞更加坚固、轻盈和便宜。通过更为妥善地使用CAE,不但可符合性能目标,所用材料也可得到减少。仿真在总体上缩短了产品上市时间,而ARD的应用则帮助提升了研发团队工程时间的利用效率。

关于未来,Janowiak指出,他们的实力每天都在不断提升。使用完整模型进行分析将在未来成为常态。随着处理速度、高性能计算能力和可操作性继续增加,使用更大、更详尽的模型将不再是问题。在报告工具的使用上,他满怀感激,因为该工具为他免除了一些极为平常的日常工作,使他可以进行更多的工程设计工作、进行更多的调查并更多地研究那些对设计有重要意义的内容。额外节省下来的时间让Janowiak和其他CAE分析人员能够占得先机,不断达到卓越的性能标准,并发现一些原本可能无法发现的问题。



来源:Altair澳汰尔
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首次发布时间:2024-03-28
最近编辑:7月前
Altair澳汰尔
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