Altair SimSolid 無網格模擬改善結構鋼機架
客戶故事
開發新的工廠生產線和裝配機器是一項非常具有挑戰性的任務。 這些系統非常複雜，包含許多不同的組件和子系統。 當一家公司負責開發新機器時，現在的工程師經常求助於軟體解決方案來處理使用 CAD（電腦輔助設計）和 CAE（電腦輔助工程）的所有主要開發任務。 市場提供了這些廣泛的軟體工具，用於考慮和分析各種應用和物理效應。 當涉及到這些複雜機器組件的結構優化和模擬時，通常會使用線性有限元分析 (FEA)。 雖然傳統的 FEA 解決方案為廣泛的應用提供了準確的結果，但需要大量的努力和專業知識來準備模型進行分析，尤其是幾何簡化和網格劃分。
Universal Corrugated B.V. (UC) 是 Minda Group 的一部分，總部位於荷蘭阿爾默洛，是一家為瓦楞紙板和木板行業提供自動儲存系統的公司。 UC 為瓦楞紙板廠的乾燥端提供解決方案，包括用於製造連續瓦楞紙板的完整系統和瓦楞紙板變換機下游的堆放系統。 當 Universal 的工程師負責分析和模擬他們的一台機器時，他們求助於 Vierhout Engineering (VE)，這是一家位於荷蘭 Hengelo 的專業獨立工程服務供應商，以支援該專案。
SimSolid 的普遍瓦楞使用案例
當 Universal Corrugated 與 VE 接洽並要求對其一台機器進行分析和模擬時，很快就清楚需要新的解決方案來增強開發流程。 Vierhout 在使用多種 2D/3D CAD 和 CAE 工具（包括 FEA 模擬應用程式）方面經驗豐富，但是，由於所分析機器的極端複雜性，VE 意識到傳統的 FEA 可能會在該專案中達到其極限。 這迫使工程師們探索新的方法和技術，以提供更快的成功之路。 他們發現的解決方案是 Altair SimSolid™，這是一種專門為前期結構評估而開發的結構分析軟體。 VE 選擇 SimSolid 是因為它消除了幾何簡化和網格劃分，這是傳統 FEA 中最耗時和專業知識密集型的兩項任務。
使用 SimSolid 對大型結構框架的進行複雜的模擬
對於諸如來自 UC 的專案，VE 工程師從基本檢查開始，以檢查構造是否符合適用的規範。過去，這些分析是使用傳統的 FEA 軟體進行的。雖然 FEA 工具可為廣泛的應用程式提供準確的結果，但在模擬非常大型和複雜的系統時它們存在一些限制。本質上，這些大型系統必須被簡化和劃分，以便使用固體網格進行分析。工程師必須為每個單獨的機器組件或系統創建一個簡化的 FEA 3D 模型。這不僅耗時，而且由此產生的數據載荷通常會達到使用 CAE 和 CAD 軟體的電腦的硬體限制。此外，如果大型結構框架發揮作用，則必須使用簡化的樑和薄板元素對其進行分析，這是一個非常繁瑣、容易出錯且耗時的過程。通過將 SimSolid 用於這些類型的系統，所有手動工作都減少到了最低限度。
“與過去使用傳統 FE 工具相比，無需簡化和清理幾何以及無網格分析所節省的時間為研究更多變體和載荷案例提供了機會。” – Vierhout Engineering 的所有人 , Evert Vierhout
在這個特殊使用案例中，VE 必須詳細分析結構鋼機架。框架重約 20 噸，長約 32 米。重點是對不同的載荷案例以及接觸和力的非常詳細的框架條件進行分析。此外，必須檢查定製框架是否足夠堅固和穩定以符合歐洲規範的要求。使用 SimSolid 的一個顯著優勢是分析了完整的 3D 詳細模型，即一個大型裝配體，包括具有緊固扭矩和預緊力的螺栓和螺母。對凸緣連接等具有接觸的零件進行幾何非線性分析，包括摩擦接觸和分離接觸。這些分析的結果非常詳細，並以 3D 形式清晰地顯示材料應力、位移、模態頻率和基礎上的反作用力。基於這一成功，SimSolid 現在被應用於 VE 的所有複雜分析和模擬。分析更詳細，可以在 3D 固體上完全執行。借助 SimSolid，可以使用複雜的 3D CAD 組合細節模型（在作業階段），包括所有細節，例如主要焊接和螺栓螺母連接。由於 SimSolid 的無網格模擬方法，可以完全消除設計過程的網格劃分階段。這允許更多地關注許多細節和自定義設置，例如接觸、載荷和預緊力，並提供更多的開發時間來研究設計變體。
未來的解決方案：模擬鋪平道路
通過高效詳細的分析，Vierhout Engineering 看到了 SimSolid 的巨大潛力，並將在未來的客戶 3D CAD 導出專案中繼續使用它。 “SimSolid 在效率和細節方面比傳統的 FEA 系統更進一步，這是一個很大的優勢。 與過去使用傳統 FE 工具相比，無需簡化和清理幾何以及無網格分析所節省的時間提供了研究更多變體和載荷案例的機會，”Vierhout Engineering 的所有人 Evert Vierhout 說。 “我們對結果非常滿意，並期待使用這種高效的解決方案來支援我們的客戶。”
結構框架的位移
結構框架中的應力
在摩擦凸緣和焊接連接處具有扭矩預緊力的多個載荷和螺栓連接
預緊螺栓的 Von Mises 應力結果
行業
工程服務、一般機械
挑戰
模擬具有不同載荷案例和詳細框架的大型裝配體，以生成完整、詳細的 3D 模擬模型
解決方案
Altair SimSolid，大型裝配體的無網格模擬，具有極快周轉速度的早期設計
結果
- 提高分析效率
- 進行詳細分析
- 可視化 3D 固體
- 節省成本和時間
- 加快設計週期中的決策制定