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借助精确的设计仿真提升产品开发水平

编辑:谢连富 发表时间:2016-9-27 17:02:56 浏览次数:

大家好,上周我们开办了一场网络研讨会,主题是“设计仿真助力产品研发创新”,基于有部分人由于时间等原因没来得及参加,因此,在这里我把它再次分享给大家,没参加会议的赶紧来瞅瞅吧.由于篇幅有限,此处省略许多细节,望见谅。

1.产品设计相关背景

ForgeLine公司,全球排名前三的赛车轮毂制造公司,生产作为赛车专用产品。各位想象一下,此类公司面临的最大CBI是什么?速度和安全!赛车产品考虑的最大的因素肯定是速度,那么怎么才能更快,那就需做到保证产品安全性的情况下如何最轻化。

而FORGE公司面对这样的挑战,是怎么完美解决的呢。使用SW的仿真模拟,壁面多次实物物理测试,优化结构,从而攻克技术壁垒,实现创新。

1、Business: 锻造铝合金车轮;

2、Challenge: 减少轮辋的设计重量;

3、Solution: 使用SOLIDWORKS Simulation优化轮辋几何结构并代替疲劳试验;

4、Value:在加工开始之前识别关键部位,减轻设计重量,减少物理试验。

公司产品-轮毂


图1 公司产品-轮毂

2.产品设计验证方案

在之前产品测试过程中,我们发现,在车轮外边缘,能够承受最大的力就是1314公斤的力了,但是产品的要求是,在这1314公斤力的作用下,150000个周期的重复装载和卸载下,必须保证产品的安全性,也就是产品的使用寿命达到这个要求。热交换器效率。

轮毂工况分析


图2 轮毂工况分析

 

传统的产品设计过程是这样的,如下图

典型的产品设计过程

图3 典型的产品设计过程

 

FORGE公司面对这样的挑战,是怎么完美解决的呢?使用SW的仿真模拟,避免多次实物物理测试,优化结构,从而攻克技术壁垒,实现创新,减少各种成本。

设计仿真一体化的方式

图4 设计仿真一体化的方式

 

验证过程:首先,保证强度是产品的首要条件,利用SW Simulation工具优化设计并自动评估出最好的设计方案的,最后验证产品的使用寿命。

强度验证

图5 强度验证

 

详细操作我这里不再介绍,只贴出相应结果图解。如下所示,安全系数最小值为2.6。初步判定为过设计,可以优化结构尺寸,使轮毂重量最小化。

安全系数图解

图6 安全系数图解

 

进行优化设计,设定圆角大小和肋厚度尺寸变化范围,计算分析寻求最小质量。

安全系数图解

图7安全系数图解


设计过程及运算结果如下。

设计优化设定

图8 设计优化设定

 

红色方案不符合要求,绿色显示的为最佳方案,如下所示

 设计优化结果

图9 设计优化结果


产品验证还没结束,我们还得进行使用寿命验证。

疲劳寿命验证

图10 疲劳寿命验证


利用前面做好的分析结果作为条件加载到疲劳分析中,并设定相应的参数,运行分析

疲劳寿命验证

图11 疲劳寿命验证

 

运算结果如下

疲劳寿命结果

图12 疲劳寿命结果

 

可以看到最小循环周期为321000周期循环,满足设计大于150000循环的要求。

当然,刚讲的只是Forge Line的一个单一产品,赛车用品的性质决定了产品的多样性,Simulation帮助公司研发更多更好的产品。

系列化产品

图13 系列化产品


3、取得成就

如图14所示,通过SolidWorks设计仿真一体化的平台,Fogerline公司取得如下的耀眼的成绩,提高了自己产品整体的研发能力和市场竞争力。

取得的价值

图14 取得的价值

好了,此次分享的内容就是这些了。希望下次网络会议的时候大家踊跃参加,下次再见。

 

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