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一輛冰川快車帶你領略阿爾卑斯的無限風華！
Stadler Rail是行業(yè)內一家充滿活力的公司。Stadler在歐洲的六個工廠擁有 2000名員工，主要為區(qū)域和當?shù)罔F路公司制造輕軌高速列車和有軌電車，同時也是齒軌鐵路市場的領先供應商。該公司采用模塊化、可擴展的理念設計以客戶為導向的解決方案，旨在滿足客戶的特定需求。該公司的靜態(tài)/動態(tài)/認證部門（負責對 Stadler的CAD軌道車輛模型進行CAE仿真）采用Altair HyperWorks工程框架成功開發(fā)了一款稱作冰川快車(Glacier Express)的輕型火車，乘客可乘坐這款列車開啟一場激動人心的阿爾卑斯山探險之旅。借助HyperWorks工具，該部門得以快速、高效地完成整個開發(fā)過程。
冰川快車由瑞士雷蒂亞鐵路公司負責運營，在瑞士著名的豪華觀光線路采爾馬特-圣莫里茨上往返運行。它全程跨越多座橋梁、穿越多條隧道，還要翻過多個隘口，包括海拔6,669英尺（2,033米）的歐伯拉普山道?？紤]到蜿蜒爬行的需要，該鐵路公司要求提供六節(jié)總重量不超過135噸的輕型鋁制結構車廂。為此，Stadler采用HyperWorks 工具（包括HyperMesh和OptiStruct）進行設計工作，不僅滿足了對方的上述要求，同時也保證了緊湊的開發(fā)進度。
解決方案
“這個項目對重量的限制非?？量?，”Stadler靜態(tài)/動態(tài)/認證部門的主管Alois Starlinger博士說。 “我們進行了多次設計迭代?！?/p>
結構工程師先在CATIA V中構造出首批冰川快車軌道車輛模型。Starlinger的團隊隨后使用HyperWorks對模型進行了網(wǎng)格劃分，并對系統(tǒng)行為進行了分析和優(yōu)化。
“HyperWorks幫我們實現(xiàn)了所有的預期，”Starlinger 說，“我們可以把輸入文件直接讀入有限元求解器，而無需做任何編輯。利用HyperWorks，我們很快完成了設計優(yōu)化，并達到了目標重量?！?/p>
仿真與現(xiàn)實的高度吻合
由于開發(fā)周期日益緊迫，原型設計在當今的鐵路行業(yè)已不常見。相反，列車會直接根據(jù)優(yōu)化的模型來制造，并且不會在交付前進行試驗。
“這就使仿真的可靠性變得極其重要，”Starlinger說，“我們必須能夠完全依靠仿真結果，以免對模型進行不必要的修改?！?/p>
經(jīng)過列車合格鑒定階段的多次抗壓試驗，證明HyperWorks仿真的確具備可靠性。項目團隊還對軌道車輛進行了特定的離合器和側減震器壓力測試。這一系列測試表明，仿真結果與實際的測試結果高度吻合。
“我們認真進行了多次比較分析，發(fā)現(xiàn)仿真結果是完全可靠的，”Starlinger 說，“我預計，對純金屬軌道車輛結構進行抗壓測試的做法最終會被淘汰，取而代之的將是我們正在使用的這種仿真?！?/p>
轉變構造方法
仿真技術同時也在改變著Stadler對組件的開發(fā)方式，使他們得以創(chuàng)造出全新的評估方法。在冰川快車這一項目中，玻璃窗和門口上方的復合材料夾層車頂需要完全粘合到車體上。
“借助仿真，我們得以確定理想的膠接方法并優(yōu)化生產，”Starlinger 說，“我們還在合格鑒定之前完成了對膠接方法的測試。在膠水供應商的配合下，我們進一步完善了從結構上進行膠接的操作指導，并確認可以在生產過程中運用這些指導?！?/p>
借助仿真技術，以往使用傳統(tǒng)開發(fā)方法無法實現(xiàn)或會產生大量風險的構造方法得以實施?，F(xiàn)在，一部分構造步驟可以由仿真來代替，從而有效降低項目開發(fā)風險。
快速可靠的結果
在 Stadler將Altair 計算機輔助工程 (CAE) 軟件引入其開發(fā)過程之前，一直將仿真工作外包給使用各類軟件工具的工程公司。Stadler則根據(jù)這些承包商提供的報告和繪圖進行開發(fā)。2003年，Stadler的業(yè)務呈現(xiàn)迅猛增長并迫切需要將開發(fā)風險最小化，為此，他們組建了自己的仿真部門。該部門從創(chuàng)立之初就一直使用 Altair 軟件。讓Starlinger尤其滿意的是HyperWorks的有限元建模器HyperMesh所具備的前處理與后處理功能。
“HyperMesh為我們創(chuàng)造了極大的靈活性，”Starlinger 說，“我們可以非常高效地將CATIA V計算機輔助設計 (CAD) 模型直接轉換成有限元模型。此外，HyperWorks還使我們能夠快速地計算和分析大型模型?！?/p>
“對我們來說，軟件的可靠性也非常重要。我們在裝有Windows XP和Windows 2000的PC工作站上運行HyperWorks 套件，以高達350萬個自由度和多達700,000個元素無錯誤地構造模型。我們使用HyperWorks在配有2GB內存和3.4GHz處理器的PC上進行前處理和后處理，模型的計算速度快得令人驚訝?！?/p>
Altair支持：關鍵優(yōu)勢
Altair 非常注重客戶滿意度，這一點是Stadler選擇HyperWorks的重要因素。
“從我們第一次與Altair方面接觸開始，我就意識到他們的知識和經(jīng)驗都非常豐富，”Starlinger 說，“對于我們的要求，他們總是能很快地給予回應。Altair還花費了一個月的時間來開發(fā)我們要求的特定功能。我們與Altair的關系就是我一向認為的軟件客戶與供應商之間應該保持的那種良好關系。
“我本人在工作過程中積累了大量的仿真專業(yè)知識，也使用過多種CAE工具。在決定使用HyperWorks之前，我們評估了許多產品。我們之所以選擇HyperWorks作為工程框架，不僅僅是因為它能完全滿足我們的需求，還因為它包含優(yōu)化軟件?！?/p>
結論
Stadler正在迅速擴展CAE的使用。
“目前，我們的業(yè)務狀況非常好，預計未來會有進一步的增長，”Starlinger 說，“我們接下來兩年的開發(fā)訂單已經(jīng)排滿，這就需要我們雇傭更多的員工和獲得更多的HyperWorks許可證。我們正計劃增加HyperWorks模塊的使用，例如使用OptiStruct進行數(shù)值優(yōu)化。”（轉）
