Перейти к содержанию
Composites Innovation Centre
Automotive & Transportation NX Simcenter Simcenter 3D
Composites Innovation Centre

Центр инновационных композитных материалов

Манитоба, Canada

Интегрированные процессы проектирования и инженерных расчетов помогают в создании современных композитных деталей для автомобилестроения

Automotive & Transportation NX Simcenter Simcenter 3D

Центр инновационных композитных материалов

Манитоба, Canada

Интегрированные процессы проектирования и инженерных расчетов помогают в создании современных композитных деталей для автомобилестроения

quotation marks Ранее мы использовали отдельную CAD-систему и систему для расчета методом конечных элементов. Когда требовалось изменить геометрию, нам приходилось делать это в CAD-системе, затем заново импортировать модель в систему КЭ-расчетов и проводить весь анализ заново. Это было крайне трудоемким делом. Эластэйр Комус, Ведущий инженер сектора наземного транспорта Composites Innovation Centre
ЗАДАЧИ
  • Необходимость сокращения или полного устранения ручных переделок расчетных моделей
  • Оценка большого числа комбинаций параметров
  • Сокращение сроков разработки изделий
  • Повышение производительности труда
  • Расчет изделий, выполненных из сложных композитных материалов
ФОРМУЛА УСПЕХА
  • Внедрение NX – интегрированной среды проектирования и инженерных расчетов
  • Мощные средства редактирования и исправления геометрии
  • Быстрое и автоматическое обновление расчетных моделей
  • Мощные инструменты моделирования многослойных композитов
РЕЗУЛЬТАТЫ
  • Масса деталей сократилась более чем на 40%
  • Более быстрое создание расчетных моделей
  • Сокращение длительности цикла «конструирование – расчеты»
  • Оценка большего числа вариантов конструкции
  • Практически полное устранение ручных переделок моделей
  • Точное представление и анализ многослойных композитных материалов
  • Соответствие федеральным стандартам безопасности

Composites Innovation Centre

Composites Innovation Centre Manitoba Inc. (CIC) – ведущая некоммерческая организация, занимающаяся разработкой и коммерциализацией композитных материалов и технологий их производства.

http://www.compositesinnovation.ca

quotation marks Переход на систему NX позволил нам реализовывать такие проекты по созданию и расчету изделий, которые ранее были бы невозможными. Эффективность проведения конструкторских изменений и оценки их характеристик резко возросла. Эластэйр Комус, Ведущий инженер сектора наземного транспорта Composites Innovation Centre
quotation marks Ранее мы использовали отдельную CAD-систему и систему для расчета методом конечных элементов. Когда требовалось изменить геометрию, нам приходилось делать это в CAD-системе, затем заново импортировать модель в систему КЭ-расчетов и проводить весь анализ заново. Это было крайне трудоемким делом. Эластэйр Комус, Ведущий инженер сектора наземного транспорта Composites Innovation Centre

Внедрение современных технологий создания композитных материалов

Composites Innovation Centre Manitoba Inc. (CIC) – ведущая некоммерческая организация, занимающаяся разработкой и коммерциализацией композитных материалов и технологий их производства. Центр CIC находится в Виннипеге, провинция Манитоба. В организации работают 26 человек, а ее производственные мощности занимают почти 2000 м2. В центре имеется лаборатория испытаний композитов и цех сборки опытных образцов, а также офисные помещения для автоматизированного проектирования и расчета конструкций.

Центр CIC был основан в 2003 году как совместный проект ряда промышленных предприятий. Финансирование частично предоставляется администрацией провинции Манитоба и правительством Канады, а также участниками промышленного альянса. Центр CIC оказывает разнообразные консультационные услуги, выполняет проектирование, расчеты, изготовление опытных образцов и промышленных партий деталей. Среди его крупнейших заказчиков – Boeing, Magellan Aerospace, Cormer Aerospace, Emteq Canada, Motor Coach Industries и New Flyer Industries.

Снижение выбросов парниковых газов благодаря облегчению конструкции

В условиях резкого роста цен на энергоносители и все более ужесточающихся экологических нормативов по снижению вредных выбросов автопроизводители рассматривают все новые варианты выполнения современных требований рынка. Одно из наиболее эффективных решений – снижение массы автомобиля. Более легкие машины расходуют меньше энергии, что непосредственно снижает расход топлива и выбросы диоксида углерода (химическая формула CO2) в атмосферу. «Проблема снижения массы заключается в том, чтобы вместе с массой не снизить прочность и жесткость конструкции, – рассказывает Эластэйр Комус (Alastair Komus), ведущий инженер сектора наземного транспорта в центре CIC. – Здесь лучше всего применять материалы с высоким соотношением прочности к массе – например, композиты».

Известная проектная фирма Motive Industries обратилась к Комусу и его сотрудникам за помощью в создании легкового автомобиля с кузовом из армированного пластика. Машина под названием Kestrel имеет алюминиевую раму и гибридную силовую установку. Центру CIC было поручено рассмотреть возможность применения при изготовлении кузова автомобиля таких экзотических волокон естественного происхождения, как лен и конопля.

Польза от интеграции СAD- и CAE-решений

До приобретения системы NX™, разработанной компанией Siemens PLM Software, инженеры центра CIC применяли множество различных средств создания геометрии и расчета композитных структур.

Хотя такая схема была работоспособной, подобное применение систем автоматизированного проектирования (CAD) и инженерного анализа (CAE) оказалось очень трудоемким и требовало множества повторных действий из-за отсутствия интеграции используемых систем. Инженерам центра CIC требовался более согласованный рабочий процесс, который бы привел к росту производительности. После оценки множества систем выбор был сделан в пользу решения NX благодаря наличию тесной интеграции между конструированием и расчетами. Комус поясняет: «Ранее мы использовали отдельную CAD-систему и систему для расчета методом конечных элементов. Когда требовалось изменить геометрию,нам приходилось делать это в CAD-системе, затем заново импортировать модель в систему КЭ-расчетов и проводить весь анализ заново. Это было крайне трудоемким делом».

При работе над проектом Kestrel целью было создать максимально легкие детали, но без ущерба прочности. Это требовало выполнения неоднократных циклов проектирования и расчетов, чтобы достичь тонкого баланса в конструкции всего автомобиля. Имеющаяся в NX отличная ассоциативная связь между создаваемой конструктором геометрией и расчетными моделями позволяет очень быстро передавать изменения из конструкторских моделей в модели для анализа, что устраняет необходимость в ручной переделке.

Больше вариантов за меньшее время

Модуль NX Laminate Composites был внедрен с целью создания и оптимизации вариантов укладки слоев в композитном материале. «При проектировании детали из композитов существует огромное количество вариантов ее изготовления, поэтому крайне необходим гибкий интерфейс для быстрого и удобного ввода множества параметров, – отмечает Комус. – Именно такой интерфейс реализован в модуле NX Laminate Composites. Эта система позволяет нам в полной мере выявить напряжения в каждом слое. Мы можем менять углы, способы укладки и материалы слоев, чтобы оптимизировать массу и другие характеристики конструкции».

Инженеры центра CIC по достоинству оценили интуитивно понятные, управляемые при помощи меню рабочие процессы ввода ключевых атрибутов слоев – способа укладки, температуры и параметров прочностных расчетов. Данная функциональность вместе с единым пользовательским интерфейсом конструирования и расчетов полностью изменила подходы к решению повседневных задач проектирования композитных конструкций. «В проекте автомобиля Kestrel мы исследовали свыше 50 вариантов укладки слоев при четырех различных видах нагрузки, – рассказывает Комус. – При ранее применявшихся системах это было бы невозможно».

Полное соответствие федеральным стандартам безопасности

Инженеры центра CIC провели в системе NX моделирование соответствия автомобиля федеральным стандартам безопасности. В частности, стандарт задает прочность крыши: она должна выдерживать статическую нагрузку, в 1,5 раза превышающую массу автомобиля. Кроме того, была выполнена проверка крепления ремня безопасности с целью выбора места его размещения, которое обеспечивало бы надежную фиксацию человека и в то же время отличалось высокой надежностью.

«Возможность выполнения подобных виртуальных испытаний в среде NX без необходимости экспорта данных в другую систему существенно экономит время», – отмечает Комус.

Рост производительности и достигнутые результаты говорят сами за себя

После внедрения системы NX инженеры центра CIC могут выполнять все более сложные проекты и проверять больше различных вариантов конструкции, а заказчики получают результат работ в рекордно короткие сроки. И при выборе из широкого ряда эскизных вариантов и при проверке и оптимизации глубоко проработанного проекта система NX служит единым интегрированным решением, выполняющим все эти задачи быстро и интуитивно понятно. Комус отмечает: «Переход на систему NX позволил нам реализовывать такие проекты по созданию и расчету изделий, которые ранее были бы невозможными. Эффективность проведения конструкторских изменений и оценки их характеристик резко возросла».

Использование NX помогло разработчикам в центре CIC добиться существенного сокращения массы без снижения показателей безопасности и долговечности автомобиля. Возможность оценки столь широкого спектра переменных в крайне сжатые сроки позволило применить в конструкции легкие композитные материалы с наполнителем из натуральных волокон. «Проанализировав 50 различных вариантов укладки, мы смогли снизить массу передней части корпуса с 109 до 64 кг – на 41%», – рассказывает Комус.

Внедрение NX в центре CIC привело к заметному росту производительности, чему в немалой степени способствовала поддержка компании MAYA – местного партнера компании Siemens PLM Software. Комус отмечает, что сотрудничество с компанией MAYA помогло центру CIC без промедления приступить к работе. «Компания MAYA – прекрасный партнер, – подчеркивает Комус. – Они помогли нам заполнить важнейший пробел в цепочке создания прибавочной стоимости».

Скрыть Далее
quotation marks Переход на систему NX позволил нам реализовывать такие проекты по созданию и расчету изделий, которые ранее были бы невозможными. Эффективность проведения конструкторских изменений и оценки их характеристик резко возросла. Эластэйр Комус, Ведущий инженер сектора наземного транспорта Composites Innovation Centre