轨道车辆设计加速器：HyperWorks助力快速迭代

行业：轨道车辆

挑战：寻找修改轨道车设计的快速途径

Altair 解决方案：利用HyperMesh轻松实现网格划分

优点：最优设计拥有更多选择 ；允许真实场景测试 ；节省大量时间，节省成本

背景介绍

美国铁路机车工业公司（AmericanRailcarIndustries），总部设在密苏里州圣查尔斯，主要从事设计制造商业轨道车，生产车轮以上的所有部件。客户使用该公 司生产的车厢运输各种液体和固体原材料，包括石油、煤炭、水泥、沙子、谷物和其他物质。他们的设计包括货车车厢、吊船和料斗等。  

挑战

该公司在设计其“国内最强”汽车时必须牢记其运输材料的特殊性。例如，氯具有很强的腐蚀性，且受联邦和各州的法规限制。所以装载它的车厢设计必须非常 稳定。与此同时，轨道车必须是具有成本竞争力，因此该公司旨在开发制造成本最低的设计，以提供高性价比。

“如果我们能拿出最低的成本和最高效的结构，我们就有一个高效的设计”，美国轨道车辆结构工程师SpencerAshie-Winns解释说，“因为导轨限制车辆不能超过22万磅。如果我们的车厢结构重量为100,000磅，那么客户可以运输120,000 磅商品。如果竞争对手可以开发75,000磅的车，那么客户就可以拖拉145,000磅商 品。因此，客户正在寻找底线，这推动了创新，所以只有用极具竞争力的成本开发最好的产品”。

Ashie-Winns和他的工程团队已经利用有限元分析软件多年，但该软件的局限 性已经开始减缓他们的创新流程。例如，他们为不同类型的车保持基本车型，而不同的用户要求根据他们运输的特定货物而定制车辆。因此，工程师必须在不同的负载情况下重新运行模型。

“用以前的软件，我们不得不做全局修改，相当于回到起点，删除网格，然后重新划分网格，并且要特别注意网格节点的连接关系。”Ashie-Winns说，“如果有多处变化，这将是非常繁琐的事情。另外，如果试图旋转模型，那简直就是一场噩梦。”

此外，该公司将做越来越多涉及结构动力学的项目。在过去，已签约的项目就 已经涉及到结构动力学了，使用以前的软件做研究，如果包括动态分析，他们将面 临昂贵的购买计划，但HyperWorks不需要购买任何额外的软件。

最终，他们现有软件与生俱来的问题越积越多，“我们花费了很多时间去修改”，Ashie-Winns回忆说，“我意识到必须得做些什么了”。    

“HyperWorks已经改变了我们的设计方式，现在我们毫不犹豫地尝试不同的选择，因为修改 网格非常方便。” SpencerAshie-Winns结构工程经理美国铁路机车工业公司                                                                                                              

解决方案

在加入美国铁路机车工业公司之前，Ashie-Winns所在的公司使用HyperMesh——AltairHyperWorks系列CAE软件的前处理模块。“在我以前的公司,我有机会选择IDEAS或者HyperMesh来做前处理，我坚持使用HyperMesh，因为它非常容易使用。”Ashie-Winns说。在美国铁路机车工业公司，Altair给我们做了一些演示，我意识到它是如此先进，甚至 比我想象的更好。它解决了我们的需求。”

使用HyperMesh以后，当工程师需要改变车的几何时，网格很快得到更新，无需删除网格再重新划分。此外,Ashie-Winns可以使用同样的HyperWorks点数来运行HyperWorks其他模块或者Altair合作联盟中的任何一款软件。“如果我需要做一个流体力学分析，”他说，“我不需要购买任何软件——只需要从我的HyperWorks软件中选择相应的模块就 可以了。”

结论

“HyperWorks已经改变了我们的设计方式。”Ashie-Winns说，“现在我们毫不犹豫地尝试不同的想法。过去因为重新设计难度大以及只有两到三个选择，我们放弃了很多好的想法。HyperWorks的优势是没有限制我们最初的设计想法。

如果我们想尝试15次迭代，我们将毫不犹豫，因为HyperMesh中修改网格很容易。他注意到HyperMesh中更加强大的图形和显示，使他的团队可以在不消耗大量资源的情况下旋转非常大的模型，这将非常节省时间，也就是节省成本。

美国铁路机车工业公司也使用MotionSolve来进行机械动力学分析。因为工程师可以使用已有的HyperWorks软件进 行分析，他们不再需要联系其他有合适软件的工程师来做这个分析。

“我们是一个全方位的工程团队，”Ashie-Winns表示，“我们不会将自己限制在静态和疲劳分析，因为我们知道我们现在有做任何分析的工具，这使我们非常自信。”

现在，美国轨道车正在考虑使用HyperCrash开发模型，当列车遇到冲击时准确地表明各类货物的行为。“过去，大多数的动态分析是通过试验进行的。现在通过HyperCrash进行动态分析可以模拟真实环境下的试验。”

“HyperWorks软件的能力是在其他其他软件基础上的又一次提升。”Ashie-Winns说，“HyperWorks的许可证模式允 许选择我们所需要的软件模块，真正满足了我们的需求。”

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