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HyperWorks加速高速轨道列车的设计和分析 |
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| http://cn.newmaker.com
12/15/2006 1:38:00 PM
佳工机电网
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长春轨道客车有限公司（CRC）是亚洲最大的轨道客车生产商，在过去许多年来，一直致力于寻找方法来实现CAE流程的流水线化，从而提高开发效率。通过使用澳汰尔公司专门为产品设计而开发的工程平台－Altair HyperWorks以后，长春轨道客车有限公司不仅减少了多达50%的CAE建模时间，而且由于模型质量的大幅提高，使得仿真的结果也更加精确了。
长春轨道客车有限公司作为我国最大的铁路客车和城市轨道车辆的研发、制造和出口基地，一直在精炼其技术，并力求扩大产品范围。从2002年成立之初的纯粹国有公司，发展到今天成为拥有8,000多名员工的面向全球的轨道客车生产商。它拥有强大的生产能力，并与像庞巴迪(Bombardier)、阿尔斯通(Alstom)等行业巨头建立了牢固的合作关系。目前长春轨道客车有限公司致力于生产的轨道客车的使用速度可达到200英里/小时。它的产品不但在巨大的中国市场占据统治地位，而且畅销全球，承载着从津巴布韦到斯里兰卡、从伊朗到孟加拉国的乘客们。而Altair HyperWorks 技术在长春轨道客车有限公司的成功使用，大大推动了它的快速发展。
CAE技术——迎头赶上并勇往直前
在上个世纪80年代甚至90年代初，中国的国情条件还无法采用早期发展的CAE技术。长春轨道客车有限公司的前身——长春客车厂，在这段时期也是主要采用传统的方法设计产品，极少使用CAE技术。直到1998年，政府资金的投入使公司获得了ANSYS软件，并且开始把有限元分析（FEA）运用到产品设计的流程当中。
而在2001年以后，情况有了迅速的变化，中国政府开始实施铁路运输的变革，并且提出了大量高速列车的需求。高速列车的设计需要对CAE分析技术的深化应用。重组后的长春轨道客车有限公司扩大了CAE工程师的队伍，并且开始采用了HyperWorks作为其CAE平台，这一变化带来了立竿见影的影响——工作效率得到了极大的提高。
“卓越的前处理技术是我们的首要目标，所以 HyperMesh 是我们采用 HyperWorks 的主要原因。”长春轨道客车有限公司的首席信息官闫雪东博士说道，“我们发现 HyperMesh 具有出色的功能。”
“HyperMesh不仅使我们能够更快地建立模型，”他说，“在我所用过或所见过的所有 CAE 软件中，HyperMesh 所提供的模型质量是最好的。”
HyperWorks技术大大加快CAE分析的速度
目前，长客技术中心的CAE团队已经增加到10位工程师，其中2位具有博士学位。他们大量使用CAE设计分析技术，包括静态与模态分析，多体动力学仿真（MBD），疲劳分析，耐撞性分析，流体分析（运用计算流体动力学）和NVH（噪声、振动与舒适性）。他们用碳钢，不锈钢或铝合金建立先进的铁路客车模型，而这些客车上运用的许多先进的制造工艺技术则来自意大利、韩国、日本以及其他国家。
现在，这个团队面临着巨大的设计挑战，这些挑战源自于客车对更高运行速度的需求，这些需求带来了对CAE方法论的改变。更快的速度对降低噪声、气动性能、耐撞性能和设计的其他方面提出了更高的要求，而设计上的所有这些问题都必须采用CAE方法来尝试解决。
这个团队正在用MBD分析来处理这一复杂问题。而且，为了在系统级层面上更有效地优化设计，工程师们已经接受OptiStruct技术的培训，OptiStruct是HyperWorks平台中一个强大的结构分析和优化工具。很快优化设计将成为他们设计流程中的一个组成部分。
飞速发展的未来：国际合作和高速列车
长春轨道客车有限公司在吸引技术交流和与国外领先的轨道客车企业进行技术合作上取得了巨大的成功。它已经与庞巴迪(Bombardier)建立合资公司，并正在与法国阿尔斯通(Alstom)建立合作关系，共同设计时速为124MPH的列车电动车组（EMU）。长客从其技术伙伴中购买了整辆车的设计，但它的目标是发展自身的完整设计能力并赶超这些领先的企业，与此同时设计和开发长客自主品牌的产品。
这方面长客也取得了很大的成功，其中的一个例子就是长客在与欧洲领先的轨道技术公司设计时速为186MPH的客车时发生的。该型车需要设计超高精度的转向架，它承载着车厢，在高速列车上这是一个极为复杂的结构，其设计误差必须非常小。
“建立转向架模型是极具挑战的，”闫博士提到，“由于其结构比较复杂，我们发现它需要很高技巧，而且需要标准化的流程来帮助建立高质量的设计。然而，正因为我们使用了HyperMesh，我们最终取得了成功。”
“开发任何一种高度复杂的转向架零件，例如轴箱，都是极具挑战性的。但是HyperMesh帮助我们对其进行有效的处理。”
“我们的产品质量能与全球领先的工业产品质量相匹敌。”闫博士说道，“CAE技术方面，我们始终在不断地完善设计细节和工程管理。我们正在扩大对HyperWorks软件的运用。我们的CAE专业技术应该很快就可以赶上任何国际先进的铁路工业生产商。”
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