国家复合材料中心

复合材料驱动创新:作为先进技术示范的坐滑板的开发

国家复合材料中心(NCC),由布里斯托尔大学建立,是一个开放的,工业规模的,最先进的英国非营利设施的技术开发制造先进复合材料。该工厂自2011年8月开业以来,规模已扩大了一倍,其使命是通过使设计和制造企业在复合材料应用方面提供成功的解决方案,从而加快英国工业产出的增长。NCC是英国主要的复合材料弹射设施,自政府于2009年11月推出复合材料战略以来,就成为英国复合材料计划不可或缺的一部分。

单滑或坐滑:开发交叉弹射器技术演示


在复合材料产品开发中,仿真在复杂系统和结构的设计、分析和验证中起着关键作用。这对于行业来说是最重要的,特别是在考虑在体系结构/系统级别上使用复合结构时。

最近,NCC与制造技术中心(MTC)、先进制造研究中心(AMRC)和华威大学(WMG)进行了一个合作项目,以开发一个交叉弹射器技术演示;Mono-Ski或Sit-ski是一种在山坡上使用适应性设备的运动设备,专为有下肢限制的个人设计。

该团队共同设计和制造了坐式滑板,以了解现有坐式滑板的性能,建立运动学模型的悬挂行为,并设计了一个系统,旨在展示弹射中心的技术和能力,同时为滑雪者提供性能改进。

设计过程中的仿真


该中心在整个开发周期中都使用模拟工具;从微机械材料建模到概念设计,详细的结构分析和制造过程仿真。他们也理解成本和可制造性在产品开发过程中的重要性,并使用模拟来帮助在更短的时间内做出更好的决策。

复合材料在新的Sit-ski设计中被广泛使用,Altair HyperWorks™套件在整个开发过程中被使用。Altair MotionSolve™用于模拟现有的四杆连杆绕线式悬架系统的运动行为,并与新的复合钢板弹簧和阻尼器概念进行了比较。Altair HyperStudy™与Altair MotionSolve联合使用,以优化运动行为,并评估各种结构和悬架元件的位置和尺寸(包括使用非线性有限元的弹簧尺寸)
“联合使用Altair软件产品的一个关键成功之处是,在单个工具或组件制造之前,能够对性能和结构可靠性进行完全虚拟的评估。”
Andrew Patterson,国家复合材料中心概念设计和DFX工程能力负责人
Altair OptiStruct™用于对弹簧和底盘元件中的层压板进行详细的尺寸调整,并使用Altair HyperMesh™中的变形能力来优化几何结构。

Altair Inspire™和Altair Evolve™也包含在Altair HyperWorks仿真套件中,它们被用作一种方便的方式来可视化整个装配过程,并为报告和演示生成图像。

有前途的潜在


“联合使用Altair软件产品的一个关键成功之处是,在单个工具或组件制造之前,能够对性能和结构可靠性进行完全虚拟的评估。从概念到组装的整个过程只用了不到3个月的时间,如果没有虚拟设计工具的帮助,这是不可能的。美国国家复合材料中心(Sit-ski Systems Integration and Assurance的总体技术权威)概念设计和DFX工程能力负责人Andrew Patterson说。

在部件和装配级进行的物理测试验证了模型的正确性,表明该模型与弹簧部件的预测响应和装配体的整体运动行为具有良好的相关性。

Sit-ski的初始设计比市场上其他类似设备轻15%左右,包括一些相当可观的拓扑优化铝支架,用于确保足够的安全系数和悬挂组件的安装。滑雪者们觉得这个装置与众不同,被它的潜力所激发,并希望看到它进一步发展。

2016年10月工作坊的概念草图

假模型定位在正确的座位位置

复合底盘自由尺寸优化与Altair OptiStruct

最终设计-渲染图像从solidThinking进化

全面的结构测试