项目介绍

Stadler Rail是行业内一家充满活力的公司。Stadler在欧洲的六个工厂拥有 2000名员工，主要为区域和当地铁路公司制造轻轨高速列车和有轨电车，同时也是齿轨铁路市场的领先供应商。该公司采用模块化、可扩展的理念设计以客户为导向的解决方案，旨在满足客户的特定需求。该公司的静态/动态/认证部门（负责对 Stadler的CAD轨道车辆模型进行CAE仿真）采用Altair HyperWorks工程框架成功开发了一款称作冰川快车(Glacier Express)的轻型火车，乘客可乘坐这款列车开启一场激动人心的阿尔卑斯山探险之旅。借助HyperWorks工具，该部门得以快速、高效地完成整个开发过程。

冰川快车由瑞士雷蒂亚铁路公司负责运营，在瑞士著名的豪华观光线路采尔马特-圣莫里茨上往返运行。它全程跨越多座桥梁、穿越多条隧道，还要翻过多个隘口，包括海拔6,669英尺（2,033米）的欧伯拉普山道。考虑到蜿蜒爬行的需要，该铁路公司要求提供六节总重量不超过135吨的轻型铝制结构车厢。为此，Stadler采用HyperWorks 工具（包括HyperMesh和OptiStruct）进行设计工作，不仅满足了对方的上述要求，同时也保证了紧凑的开发进度。

“我们非常喜欢HyperWorks的开放式平台结构，因为使用这一工具套件，我们解脱了只能搭配使用单个有限元求解器的束缚。”

Alois Starlinger博士

瑞士Stadler Rail公司

解决方案

“这个项目对重量的限制非常苛刻，”Stadler静态/动态/认证部门的主管Alois Starlinger博士说。 “我们进行了多次设计迭代。”

结构工程师先在CATIA V中构造出首批冰川快车轨道车辆模型。Starlinger的团队随后使用HyperWorks对模型进行了网格划分，并对系统行为进行了分析和优化。

“HyperWorks帮我们实现了所有的预期，”Starlinger 说，“我们可以把输入文件直接读入有限元求解器，而无需做任何编辑。利用HyperWorks，我们很快完成了设计优化，并达到了目标重量。”

仿真与现实的高度吻合

由于开发周期日益紧迫，原型设计在当今的铁路行业已不常见。相反，列车会直接根据优化的模型来制造，并且不会在交付前进行试验。

“这就使仿真的可靠性变得极其重要，”Starlinger 说，“我们必须能够完全依靠仿真结果，以免对模型进行不必要的修改。”

经过列车合格鉴定阶段的多次抗压试验，证明HyperWorks仿真的确具备可靠性。项目团队还对轨道车辆进行了特定的离合器和侧减震器压力测试。这一系列测试表明，仿真结果与实际的测试结果高度吻合。

“我们认真进行了多次比较分析，发现仿真结果是完全可靠的，”Starlinger 说，“我预计，对纯金属轨道车辆结构进行抗压测试的做法最终会被淘汰，取而代之的将是我们正在使用的这种仿真。”

HyperMesh高度灵活、易于使用，用户可以从CATIA V和其他应用程序中导入CAD几何，再用这些几何创建有限元模型。