Airframe Designs Ltd
MSC Apex 助力波音737舱室设计研究

客户名称:Airframe Designs Ltd

产品或解决方案:MSC Apex

案例背景

全球2019冠状病毒疾病大流行以前所未有的方式扰乱了我们的生活。对于许多工程师来说,他们的工作受到了重大影响,包括经济限制、制造需求减少以及公司范围内的远程工作。这导致整个航空行业都出现了新的“预算紧缩”,影响了结构设计和分析工程,这部分是航空公司研发支出的一大出处。Airframe Designs Ltd是一家工程服务提供商,总部位于英国布莱克浦机场企业区,拥有包括飞机、旋翼机和许多类型的内部结构在内的平台和产品。核心业务是航空安全、飞行结构变更和维修认证。从历史上看,由于英国和全球都缺乏经验丰富的航空航天压力工程师,对他们的技能的需求一直很高。

技术已成为飞机工程的重要组成部分,并带来了结构设计的重新演变。如今,概念级CAD和相关有限元模型(FEM)是研发工作的第一步。就像纸牌屋一样,任何低于这个标准的都是不可能的,如果有限元分析是错误的,那么它就全错了。但是,当进度压力导致设计和分析缩短其时间线,并需要几乎并行完成进度安排时,会发生什么呢?Airframe Designs Ltd决定使用MSC Apex来完成这项工作。

挑战

全球疫情及其对航空航天行业的影响,要求Airframe Designs Ltd重新思考其许多现有的流程和研发方法,以节省成本,同时改进其整体分析服务。有一个这样的机会出现在波音737新型储物舱设计的建造过程中,该设计由轻质金属和复合材料子结构组成。

一种有效的有限元分析策略的应用不仅需要开发新的设计,而且需要产生对虚拟环境中结构行为的详细理解。Airframe Design的工程师们需要重新设计、压力测试、分析和制造——所有这些工作几乎都是并行的,以便能够尽快交付蓝图。除此之外,在调整疫情造成的损失的同时,有必要向客户提供从早期概念到最终设计的高价值反馈,以赢得客户忠诚度,MSC Apex能够迎接挑战,为Airframe Design 工程师提供快速的结构分析结果,从而满足客户的需求。

解决方案

在对产品进行了一些初步培训后,Airframe Design的工程团队使用MSC Apex 进行了飞机部件设计的模型构建和分析。CAD和网格之间的关联,以及MSC Apex 的模型验证工具,保证MSC Nastran首次运行计算成功,意味着可以快速进行设计更改,而无需为每次设计更改重新建立仿真模型。

“随着设计的发展,传统FEA软件中开发的模型可能难以适应或重新建模 ,在 Apex 中,您只需修改底层CAD,仿真模型就会自动更新。” Bill Thorne,Airframe Designs Ltd首席有限元工程师说。其他功能,如“分析准备”,确保装配体在构建过程中得到验证,模型已准备好使用MSC Nastran进行完整装配体验证。CAE专有的先进技术和Python工具允许多个构建方面的自动化,包括几何修改、网格控制和紧固件连接。因此, 波音737储物舱的重新设计可以按时、按预算完成, 所有结构分析均按照适航标准和要求进行。

结果

在此之前,使用其他传统有限元分析软件非常耗时,需要Airframe Designs Ltd的工程师有更多的学习使用经验。MSC Apex有限元模型构建由工程师在最少的产品接触和培训下完成,他们能够比之前学习的任何其他工具更快地构建MSC Nastran模型。相比之下,与之前使用的其他三种传统工具(Patran、Altair HyperMesh和Simcenter FEMAP)相比,该工具的FEA模型构建和分析速度要快得多。“ MSC Apex模型构建时间不到3天,而使用传统工具大约需要8天或更长时间。” —Steffan Evans博士,Evotech CAE有限公司首席有限元分析工程师,签约于Airframe Designs Ltd就储物舱有限元分析模型的建立而言,MSC Apex具有优势的主要技术有:

1.CAE特定的“直接建模”,允许以传统工具集前所未有的方式进行强大的几何编辑、理想化和网格控制。

2.“衍生式模型更新”,其中对基础CAD定义的任何更改都会导致上游模型更改(例如网格、属性和加载)自动更新。

3.Python定制工具,允许多个构建方面的自动化,包括直接从源几何体生成中间表面/复合材料铺层,以及紧固件连接。

4.使用嵌入式 Apex 求解器进行“分析准备”,以确保在构建期间进行特定组件的验证,并进行完整装配体的验证,以确保完整装配体使用外部MSC Nastran分析时,第一次运行成功。

那么,工程团队用节省下来的额外时间做了什么呢? 使用MSC Apex获得的这些效率转化为更多的时间来优化实际的飞机内舱产品。在模型设计上具有灵活性,能够及时满足客户的要求,从客户那里得到的反馈有助于改进飞机客舱各部件的整体设计。


应对挑战
01全球疫情及其对航空航天行业的影响,要求Airframe Designs Ltd重新思考其许多现有的流程和研发方法,以节省成本,同时改进其整体分析服务
02  Airframe Design的工程师们需要重新设计、压力测试、分析和制造一一所有这些工作几乎都是并行的,以便能够尽快交付蓝图
03  数据分散存储,无法共享相关的数据模型
04  在调整疫情造成的损失的同时,有必要向客户提供从早期概念到最终设计的高价值反馈,以赢得客户忠诚度
业务成果/优势亮点
客户需求

MSC Apex能够迎接挑战为Airframe Design 工程师提供快速的结构分析结果,从而满足客户的需求

MSC Nastran模型

MSC Apex有限元模型构建由工程师在最少的产品接触和培训下完成,他们能够比之前学习的任何其他工具更快地构建MSC Nastran模型

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