項(xiàng)目介紹
Dana控股公司是全球動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、密封以及熱管理技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，始終致力于通過(guò)以上技術(shù)實(shí)現(xiàn)乘用車、商用車以及非公路用車輛的節(jié)能減排及其擁有成本的降低。Dana公司擁有25,000名員工，在全球27個(gè)國(guó)家設(shè)有90多個(gè)工程、制造以及配送機(jī)構(gòu)。
動(dòng)力總成組件的計(jì)算機(jī)仿真始終是Dana產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在此仿真中需創(chuàng)建具有25,000多個(gè)表面的超大模型。
多年來(lái)，Dana的工程師們已開(kāi)發(fā)出一套標(biāo)準(zhǔn)化行業(yè)方法，用于將CAD設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為樣品，然后對(duì)其進(jìn)行分析以發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，進(jìn)而重新設(shè)計(jì)樣品并重新測(cè)試，直至產(chǎn)品達(dá)到特定要求。
挑戰(zhàn)
盡管采用樣品/仿真/重新設(shè)計(jì)的方法會(huì)最終提高組件質(zhì)量，但是該過(guò)程的每一步都極其耗時(shí)，因而將導(dǎo)致成本攀升。例如，位于美國(guó)伊利諾斯州萊爾市的Dana Power Technologies集團(tuán)在對(duì)氣缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體模型進(jìn)行前處理時(shí)，需要將幾何從CAD導(dǎo)入，然后再由工程師進(jìn)行清理，而這往往是一項(xiàng)繁瑣的任務(wù)。因此，完成模型的網(wǎng)格劃分就要耗費(fèi)一到四天的時(shí)間。
幾年前，Dana的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)決定采用“（一次成功）first-time-right”的設(shè)計(jì)方法，采用這種方法可以在構(gòu)建樣品前就對(duì)其進(jìn)行分析，從而縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)周期。該過(guò)程的核心環(huán)節(jié)是對(duì)仿真模型進(jìn)行前處理，因此，通過(guò)一種新方法提升前處理速度便是當(dāng)務(wù)之急。
圖1 DANA一直是在建立原型之前進(jìn)行虛擬分析
圖2 類似塑料閥蓋的復(fù)雜零件可以在SimLab中簡(jiǎn)單快速地進(jìn)行網(wǎng)格劃分
CAE部門經(jīng)理Rohit Ramkumar從Dana的一位汽車制造業(yè)客戶處得知SimLab后，與Altair一同觀看了演示，并在之后獲得了試用許可。此外，針對(duì)SimLab的功能相對(duì)于其他方法的利弊，Ramkumar的同事、Dana高級(jí)CAE分析師Marsha Minkov與SimLab的一位設(shè)計(jì)師展開(kāi)了長(zhǎng)達(dá)半天的評(píng)估。由于SimLab在節(jié)省時(shí)間方面的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，他們很快便將SimLab整合到建模過(guò)程中。
使用傳統(tǒng)的工具將仿真模型從CAD導(dǎo)入后，需要頻繁進(jìn)行大范圍的清理操作。Ramkumar表示，SimLab最大的優(yōu)勢(shì)便在于使用了原生幾何。“這是意義非凡的一步。”他說(shuō)道，“借助SimLab，我們不再處理轉(zhuǎn)換后的CAD幾何，而是直接導(dǎo)入原生幾何。SimLab會(huì)自動(dòng)快速地進(jìn)行幾何清理操作。因此，SimLab可以大大縮短前處理所需時(shí)間，以往需要四天完成的工作現(xiàn)在僅需四個(gè)小時(shí)。此外，SimLab還會(huì)自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。”
實(shí)際上，SimLab可自動(dòng)進(jìn)行多項(xiàng)前處理步驟。軟件可自動(dòng)將原生幾何從CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入、進(jìn)行網(wǎng)格劃分、創(chuàng)建曲面和節(jié)點(diǎn)集以及創(chuàng)建接觸對(duì)，幾乎無(wú)需用戶進(jìn)行干預(yù)。
Altair已與Dana展開(kāi)合作，共同將SimLab整合到其建模過(guò)程中。最初，Altair向Dana演示了如何使用SimLab縮短建模時(shí)間。然后，Altair又提供了相關(guān)培訓(xùn)，以便于Dana體驗(yàn)SimLab的所有功能。自Dana引入SimLab后，Altair經(jīng)常通過(guò)電話和郵件的方式為其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持，并為DANA流程量身打造了一套專屬程序。
此外，Altair還與Dana一同創(chuàng)建了一組定義明確的設(shè)置，無(wú)論Dana的工程師們身處何地，均可將這些模板用于發(fā)動(dòng)機(jī)模型和其他組件。使用這些模板進(jìn)行網(wǎng)格劃分的所有工程師均會(huì)獲得具有相同屬性的相似網(wǎng)格。令Dana青睞的不僅僅是SimLab的前處理功能，其界面友好性以及高度的靈活性也令人贊嘆不已。同時(shí)，SimLab還提供了孔變形繪圖和溫度插值（來(lái)自不同的網(wǎng)格）等后處理功能，為工程師們提供了莫大的幫助。
解決方案
圖3 SimLab利用CAD原生幾何創(chuàng)建網(wǎng)格
圖4 SimLab自動(dòng)網(wǎng)格劃分功能不僅節(jié)省了時(shí)間，而且也獲得了更精確的結(jié)果
結(jié)論
借助SimLab，Dana得以將前處理時(shí)間從幾天縮減為幾小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)了“一次成功”工藝，并得到了持續(xù)改進(jìn)。目前，Dana的很多產(chǎn)品線已全線采用“CAD-分析–樣品”方法，而其他產(chǎn)品線上也有80%至90%的產(chǎn)品在使用這種方法。
在使用SimLab之前，Dana一直依靠書(shū)面文件來(lái)記錄網(wǎng)格劃分的設(shè)置和結(jié)果。而現(xiàn)在，僅借助SimLab模板，Dana即可與公司在全球范圍內(nèi)的其他機(jī)構(gòu)共享其省時(shí)的仿真步驟。“通過(guò)在所有分支機(jī)構(gòu)中使用相同的模板，我們便可以借助這些模板控制其他Dana研發(fā)中心的網(wǎng)格劃分。”Ramkumar說(shuō)道，“現(xiàn)在，我們的目標(biāo)是通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可自動(dòng)完成整個(gè)網(wǎng)格劃分過(guò)程。”
Ramkumar表示，得益于SimLab的高質(zhì)量網(wǎng)格劃分，Dana針對(duì)其大型模型所取得的收斂性已今非昔比。“我們無(wú)需再進(jìn)行切角或復(fù)雜的操作即可運(yùn)行分析。”他說(shuō)，“因此，我們會(huì)獲得整體質(zhì)量更高的分析結(jié)果，進(jìn)而最終生產(chǎn)出性能更加的產(chǎn)品。”
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本文標(biāo)題：Dana利用Altair SimLab實(shí)現(xiàn)動(dòng)力總成模型的自動(dòng)網(wǎng)格劃分，大幅節(jié)省時(shí)間
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