HyperWorks在B/E Aerospace ——提供更轻、更安全的航空座椅
作者：Simwe 来源：Altair 发布时间：2015-01-27 【收藏】 【打印】 复制连接 【大 中 小】 我来说两句：(0) 逛逛论坛
更轻、更安全的航空座椅
在北卡罗莱纳州的研究所，B/E Aerospace除了设计航空座椅之外，也设计很多其它的航天器内饰。其设计团队和有限元分析团队的共同座右铭：“更便宜的机票，更安全的旅行。”
如今日渐激增的油价迫使航空公司期望真正“变得更轻”。为了实现飞机整体减重，他们不断尝试各种新的方法。例如减少机上阅读期刊数量、去除杂志架、取消机上烤炉设备、用窗帘取代隔板、减轻过道车的重量等等，通过这些办法来节省燃料。更轻的重量意味着更低的燃油消耗从而也意味着更低的票价。同时在紧急情况下，强度性能更好的设计能为乘客提供更好的安全保障。为此，B/E Aerospace设计团队朝着这两个目标而努力。
在产品设计周期中增加HyperWorks和CAE技术
B/E Aerospace迈阿密研究之前利用HyperWorks对一流的私人飞机座椅进行了成功设计，温斯顿-塞勒姆研究所对其印象深刻，于是求助于Altair公司。
Altair派遣一位资深的工程师到研发现场工作三个月，帮助完成其最新的商业座椅产品的设计研发工作，在这三个月中该工程师展示了HyperWorks 这一先进的CAE工具所带来的无与伦比的效益。其中，负责结构和验证方面的主管工程师Yanbin Liu博士利用 Altair HyperWorks开发了一套虚拟验证流程，改进了B/E的设计流程。
在B/E新型座椅开发的早期，Liu博士就做过座椅的典型结构分析工作。在产品设计早期利用Altair HyperMesh和Altair OptiStruct的拓扑优化能力使零件的重量减少了32%。该设计虽然目前还没有进入生产阶段，但在减重和节约燃油方面已经取得了巨大的成功，特别是考虑了波音787和空客A380等大飞机上需设置大量座椅的情况。
“2007年7月我尝试联系了Altair客户经理Stephen Aljets，请他进行相关评估。在评估过程中Altair团队提供了非常专业的技术支持。10月份我们拿到了HyperWorks的正式许可证。”
Yanbin Liu博士 B/E Aerospace结构和验证主管工程师
Liu博士说：“OptiStruct提供了一个很好的思路，而且这种通过优化后的结果是非常准确的。即使我们的设计是从一个猜想开始，通过OptiStruct，我们也能够在获得更为理想的设计方案。”
降低验证费用
航空座椅的设计是完全通过市场导向的。航空公司希望为乘客提供舒服而有特色的座椅，同时他们也迫切要求把座椅做得更轻以减少燃油费用支出。B/E Aerospace的设计师们在符合安全认证的约束范围内努力去满足这些要求。
为了满足美国联邦航空局（FAA）的适航要求，产品必须通过在美国联邦航空局认证的指定工程代表（DER）监督下进行破坏性物理测试。首先，一套带有系安全带的碰撞假人的座椅必须通过静压测试，然后再将其安装到一个滑槽上经受碰撞测试的动态惯性载荷。他们必须经受住至少16G 的水平载荷和14G的垂向载荷，还要通过头部损伤值（HIC）测试。
所以当设计工程团队向CAE团队发送一个原型样机CAD模型的时候，就产生了一个问题：该设计能否通过验证？
这样，CAE团队就成了设计和FAA批准部门之间的纽带。他们先将模型导入HyperMesh，进行若干碰撞仿真，并使用OptiStruct对模型进行调整，然后将修改后的模型发送回设计工程师。该过程的目标是减少用于验证的物理测试的数量，从而减少初始测试的成本（减少了60%），并尽量缩短产品周期。
Steve Kash和Jacob Valentine说：“利用有限元分析技术这个伟大的工程工具，我们减少了产品设计的周期，提高了动态测试试验的效率，同时通过优化设计大大降低了产品的重量和成本。”
航空座椅的设计是完全通过市场导向的。航空公司希望为乘客提供舒服而有特色的座椅，同时他们也迫切要求把座椅做得更轻以减少燃油费用支出。B/E Aerospace的设计师们在符合安全认证的约束范围内努力去满足这些要求。
为了满足美国联邦航空局（FAA）的适航要求，产品必须通过在美国联邦航空局认证的指定工程代表（DER）监督下进行破坏性物理测试。首先，一套带有系安全带的碰撞假人的座椅必须通过静压测试，然后再将其安装到一个滑槽上经受碰撞测试的动态惯性载荷。他们必须经受住至少16G 的水平载荷和14G的垂向载荷，还要通过头部损伤值（HIC）测试。
所以当设计工程团队向CAE团队发送一个原型样机CAD模型的时候，就产生了一个问题：该设计能否通过验证？
这样，CAE团队就成了设计和FAA批准部门之间的纽带。他们先将模型导入HyperMesh，进行若干碰撞仿真，并使用OptiStruct对模型进行调整，然后将修改后的模型发送回设计工程师。该过程的目标是减少用于验证的物理测试的数量，从而减少初始测试的成本（减少了60%），并尽量缩短产品周期。
Steve Kash和Jacob Valentine说：“利用有限元分析技术这个伟大的工程工具，我们减少了产品设计的周期，提高了动态测试试验的效率，同时通过优化设计大大降低了产品的重量和成本。”
Steve (CAD), Yanbin (CAE) 和 Jacob (验证)
Liu博士说：“如果没有CAE分析工具，他们不得不做三次或更多的物理测试。CAE分析工具使我们能够进行虚拟验证从而消除初始失效，这是一个很大的节约。”
帮助驱动和加速设计
Liu 博士和他的同事目前正使用Altair HyperWorks进行改进座椅设计流程和建立虚拟验证流程相关工作。除了利用仿真技术来进行验证之外，他们也使用OptiStruct和MotionView寻找更高效、更好的座椅结构设计方法，不断满足市场日益缩短的产品周期的要求。
Liu博士说：“对于大的修改，设计师需要更改外形，但对于小的更改，我们可以简单地在HyperMesh中更改几何，第二天就可以对模型进行评估。用这种方法我们可以进一步缩短产品周期。”
B/E Aerospace的管理层希望利用这些优点扩展他们的CAE能力。他们不断扩大仿真技术团队来进行产品虚拟验证和结构设计，越来越多的工程师正在使用HyperWorks帮助B\E Aerospace设计和制造出更好的航空座椅。
这是一个三赢(win-win-win)的成功：乘客感觉更安全舒适、燃油费用进一步降低、环境的污染降到更低。
Liu 博士和他的同事目前正使用Altair HyperWorks进行改进座椅设计流程和建立虚拟验证流程相关工作。除了利用仿真技术来进行验证之外，他们也使用OptiStruct和MotionView寻找更高效、更好的座椅结构设计方法，不断满足市场日益缩短的产品周期的要求。
Liu博士说：“对于大的修改，设计师需要更改外形，但对于小的更改，我们可以简单地在HyperMesh中更改几何，第二天就可以对模型进行评估。用这种方法我们可以进一步缩短产品周期。”
B/E Aerospace的管理层希望利用这些优点扩展他们的CAE能力。他们不断扩大仿真技术团队来进行产品虚拟验证和结构设计，越来越多的工程师正在使用HyperWorks帮助B\E Aerospace设计和制造出更好的航空座椅。
这是一个三赢(win-win-win)的成功：乘客感觉更安全舒适、燃油费用进一步降低、环境的污染降到更低。
