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HyperWorks 助力航空航天业发展

NASA 猎户座乘员舱的水上降落仿真 前阿波罗飞船宇航员及航天企业系统规划和分析总监 T.K. Mattingly 揭示了如何与 Altair ProductDesign 合作对 NASA 猎户座乘员舱的水上降落进行仿真。

 

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RUAG 集团航天部借助 HyperWorks 打造可靠的卫星 RUAG Space 采用 HyperWorks 产品大幅缩短了卫星开发的时间。

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航空航天行业的每家设计企业每天都在竭力按时交付技术极为复杂且成本符合预算的产品，此外，这些产品还必须满足极为严格的安全和性能要求。

为了成功完成此任务，航空航天领域的设计师和工程师需要最大限度地开发 CAE 的潜能。在设计阶段初期，航空航天行业充分利用 CAE 对性能、重量和成本进行预测，以此为决策提供支持，同时还可准确地验证设计是否满足法规要求。

Altair HyperWorks 为航空航天行业提供了一流的仿真工具，可用于实现：

• 轻量化设计

• 高效 FE 建模

• 复合材料的设计和分析

• 电磁分析

• 应力分析

• CAE 自动化

HyperMesh、HyperView、OptiStruct、FEKO 和 RADIOSS 等 CAE 工具逐渐成为新的标杆，引领航空航天仿真迈入下一个发展阶段。

“优化技术能够改变竞争格局。”

–Brian Cottrell, 结构首席工程师

霍尼韦尔航空航天部

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图库

喷气发动机仿真 对飞机模型进行全面、详细的建模和仿真 利用 RADIOSS 进行飞鸟撞机后的复合材料故障仿真 复合材料前处理和可视化 OptiStruct 复合材料优化流程 机舱门支架的拓扑优化和最终结果 起落架的动力学分析 利用 FEKO 进行电磁仿真，如分析散射问题

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轻量化设计

OptiStruct 是现在市场上最完整功能最强大的结构优化工具，因此能够在该行业中得到广泛的应用。

通过几个工业上的应用实例，它证明了自己如何能够帮助结构工程师：

• 设计出既轻量化又满足设计规范的结构

• 增强概念设计和设计前阶段的作用

• 缩短设计时间并减少 CAD/CAE 迭代次数

• 带来创新的结构布局理念

• 借助 Altair Weight Analytics跟踪和管理重量和平衡

高效 FE 建模

航空航天行业结构分析师既要提供高质量 FE 仿真结果，又要尽力在紧张的时间安排和较短的期限内完成仿真。

HyperMesh 和 HyperView 凭借其为航空航天业 CAE 群体提供了新一代的建模和可视化工具而得到了广泛的认可。工程师们可以使用这个现代高效的平台来处理 FE 模型：

• 直接接口 CATIA、NX、SolidWorks、Pro-Engineer 等所有主流 CAD 软件包

• 强大的几何清理和网格划分技术与传统工具相比，通常可将生成 FE 模型所需的时间节省 50% 以上

• 多求解器环境：单一通用的 CAE 环境，与所有主流的航空航天求解器直接接口，如 RADIOSS、OptiStruct 以及第三方软件（Nastran、Abaqus、Ansys 和 Dyna）

• 全面、简便的 FE 模型参数化过程可在 CAD 变更后对模型进行更新或快速地对各种因素和利弊进行研究

复合材料的设计和分析

这些方法已全部集成至 Altair 领先的优化框架中，因此，无需经过整个设计流程，即可完全实现设计材料的优势：

• 缩短概念设计开发时间：复合材料设计合成可用于设计最优的复合材料层叠结构，从而最大限度地减轻重量并提高强度

• 对设计进行快速分析：复合材料详细分析包括完整的“复合材料建模和分析”环境，可用于各种商业 FEA 求解器

• 对设计的冲击性进行测试：复合材料冲击损坏建模可提供复杂的数字方法，用于预测纤维和基体失效、分层、破裂和裂纹扩展

在复合材料设计过程中摒弃各种猜测，通过 HyperWorks 中的复合材料仿真工具对设计进行精确优化。

电磁分析

飞机和直升机依靠电磁信号实现安全飞行并执行重要任务。FEKO 是一款在整个航空航天和国防行业广泛应用的综合性电磁软件，可用于：

• 优化空间和飞机天线的布局

• 执行通信天线的辐射模式分析

• 分析因相邻结构屏蔽而造成的天线方向畸变

• 设计高效的电缆布线、电缆耦合和屏蔽系统

• 了解雷击造成的影响以及如何缓解风险

• 评估设计雷达的有效截面

• 开发有效的天线罩设计

应力分析

Altair HyperWorks 为航空航天领域的多个仿真学科提供卓越的求解器：

• 应力分析：全局载荷计算、向局部模型的转移和详细的应力分析都是 HyperWorks 的优势。OptiStruct 是市场领先的结构分析和优化解决方案，以其全面的功能得到了整个航天工业一致认可

• 易损性和复合材料设计的动力学仿真：RADIOSS 是航空航天行业在进行飞鸟撞击、水上迫降、乘员仿真和其他复杂安全分析时的首选解决方案

• 机械系统仿真：MotionSolve 是一款功能强大的产品，可用于全面的动力学仿真，其中包括柔性体的动力学仿真。凭借 HyperWorks，可对起落架、飞机襟翼和简单的机械系统轻松建模并对其进行仿真

• 应力分析数据传输：HyperWorks Matrix 工具能够为应力分析师提供便于操作的环境，使其可以在 CAE 建模结果和 Microsoft Excel 之间轻松传输数据。此工具有助于工程师创建模板，并对多个来源的数据进行数学计算，从而生成所需的认证报告

对于航空航天领域的所有仿真需求，Altair 都可为客户提供适当的解决方案，助力实现快速、精确、可靠的物理仿真。

CAE 自动化

Altair 的仿真环境可实现高度定制化和流程自动化，从而简化、加速 CAE 流程并对其进行标准化：

• 开放式平台，有助于通过用户指定的模板接口内部工具和手册调整方法（例如，屈曲/折损分析与 FEA 相集成）

• 实用程序，用于实现重复性任务的自动化（例如，自动实现铆钉和螺栓的理想化和合理化连接）

• 创建自动报告模板（例如，标准化应力报告、载荷工况文档、接口载荷报告等）

• HyperWorks Process Manager，可创建整个 CAE 流程的模板（例如，金属板次结构支架的自动应力分析）

• HyperStudy 可执行多学科设计优化、随机或参数识别研究，从而将多种商用和内部代码相结合，从而进行权衡研究和设计优化