虚拟仿真技术与国防智能制造_仰莼雯

结构分析
服役过程中部件失效
BAE Systems “飞机在一周内被允许飞行”
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直升机
直升机
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发动机降噪
传动系统振动
事故模拟
水冲击实验 座舱气囊系统
优化控制
叶片保持系统
近战演习，安全逃 生
斜盘杠杆臂疲劳
尾臂疲劳
噪声
降低发动机噪声
Turbomeca “进气噪声降低了超过 10 dB "
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控制
阿帕奇操纵极限扩展
Aviation Engineering “降低风险避开爆炸碎片”
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航空发动机
MSC航空发动机仿真分析
变化的定子叶片相对于 排气阀
复合材料叶片
后风扇噪声计算
注塑复合塑料 发动机动力学
有限元模型创建
发动机性能损失
临界转速和不平衡力引 起的响应
叶片结构研发
叶片飞脱(FBD）
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声学
MSC Software 兵器仿真
• 多体动力学
• 运动部件的复杂运动 • 套筒 • 抽壳钩 • 子弹 • 弹簧 • 撞针 • 击锤 • 枪栓 • ……
• 评估设计寿命 • 研究多个变量相互作用对武器性
能的影响 • 实验设计
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• 有限元仿真
• 流体/结构相互作用 • 发射子弹的气体动力学模拟 • 确定武器部件的应力和炮口周围气体 的流动
Digimat Actran Simufact Cradle Vires
ADJACENT
Adams/Machinery PEM NEF MaterialCenter
CORE
Adams Marc MSC Nastran Patran SimManager SimXpert
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MSC在制造业的解决方案
产品全过程仿真
• 热分析 • 确定射击时热源如何传播和消散
• 材料模型 • 设计和研发高级的复合材料和多组件 材料
• 优化 • 使用数值算法尽量减少重量和成本， 同时性能最大化
使用多体动力学软件进行小武器设计
• 预测载荷
• 静态负载通常容易预测和了解 • 动态负载相对比较难预测和了解
• 几何构型
• 定义最佳系统性能的几何 • 运动部件接触，干涉，锁定可视化
• 传热 • 散热
• 动力学
• 瞬态 • 振动 • 疲劳
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有限元：显式动力学
• 动力学环境 • 短时间事件
• 冲击 • 爆炸 • 跌落 • 坠撞
• 可包括流体（空气、水）和结构
装甲板
土壤
迫击炮发射
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纤维分布决定了刚度和强度
• 相同的零件形状，注塑方式不同，会有不同的性能 • MSC可以评估和优化制造过程，以实现高性能部件设计
Less stiff
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More stiff
Weak
国防电子
MSC国防电子行业解决方案
跌落试验， 冲击，振动
包装
结构，热性能和流 固耦合
多物理场和电磁场
减重和高级材料 研究
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声学优化和质量 提升
精密仪器运动学
疲劳和失效
电子设备结构强度振动和疲劳分析
• 国军标要求
• 加速度试验模拟(过载分析)-静强度,刚度 • 模态分析 • 正弦扫频分析 • 随机振动分析 • 瞬态冲击分析
从运载火箭分离卫星
University of Alabama in Huntsville 确保在可接受的范围内再接触的风险非常低
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MSC 热解决方案
在轨热分析
Mars Express 考虑航天飞行器复杂的在轨状态，自动生成轨道热，热辐射和温度分布
28
兵器
兵器行业典型的CAE设计仿真流程
初步设计
声学
控制
疲劳耐久性
结构和机构 运动
材料
动力学载荷
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噪声分析
机身噪声传递
Airbus 在声学分析中考虑复合材料的影响
14
扩散声场激发的舱内噪声
军用飞机
MSC战斗机仿真分析
导航吊舱疲劳
热应力– 高速机翼箱
存储分离
起落架 拦阻索
环境控制系统配置
座椅弹射
飞行认证系统
飞机燃油箱爆炸穿透
服务中部件故障
16
尾风扇降噪
Rolls-Royce and ISVR
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航天空间
MSC 空间飞行器的仿真分析
发射过程中的声激 励
内部构件耐久性
在运动过程中的可靠 控制
太阳热对运载飞行器 的作用
太阳能帆板的部署
在轨热分析
卫星分离
大温度梯度的结构 部件
飞行中结构综合性 能分析
选择轻型材料
26
MSC 空间飞行器运动学解决方案
材料
制造
零部件
装配
系统
8
MSC在制造业的解决方案
产品全过程仿真
SimManager
9
CAD PLM TDM CAE Tools Materials
MSC在制造业的解决方案
产品全过程仿真
SimManager MaterialCenter
10
MSC虚拟仿真在国防行业的应用
商用飞机
商用飞机
热力学
去制造样件
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气体动力学仿 真
反冲气体脉冲测定 评估气体端口压力 筒身应力评估
优化设计
No
足够的寿
命? 成本/
Yes
重量预算？
机构仿真
可靠的镗孔和发射 评估弹簧，零件形状 评估不同的弹药
更新设计
修改是必要的
疲劳评估
评估射击寿命
室射和射
击功能？
Yes
No
FEA分析应力/ 温度场
利用机构模拟中的力和加速度确 定零件的应力
• 振动分析
• 频域分析 • 枪管脉冲响应
• 设计研究，实验设计和优化 • 系统级分析
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枪械多体动力学分析
• 内部函数 • 干涉 • 应力分析
• 动力学载荷
• 疲劳分析
• 寿命周期
• 重量和平衡
• 性能
• 调整弹簧 • 弹药的影响
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有限元仿真分析
• 加工工艺
• 成型 • 热处理 • 焊接
• 热分析
Hexagon Digital Thread
Production
Software
Metrology
Software
Manufacturing
Metrology
Hardware
Service Life
MSC虚拟仿真提供的增量价值
TRANSFORMATIONAL
MSC Apex
ACQUISITION
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虚拟仿真技术与国防智能制造
仰莼雯, 技术总监
11, Sep., 2018
日程
1. MSC虚拟仿真与Hexagon 2. MSC虚拟仿真提供的增量价值 3. MSC虚拟仿真在国防行业的应用
a) 商用飞机 b) 军用飞机 c) 直升机 d) 航空发动机 e) 航天空间 f) 兵器 g) 国防电子
4. 总结
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“我们和客户合作wenku.baidu.com通过把质量嵌入到产品 生命周期管理来提高生产力。”
质量驱动生产力
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Confidential
贯穿产品生命周期的质量
DIGITAL WORLD
Design & Engineering
Software
REAL WORLD
Supply Chain
质量驱动生产力
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Data Management and Analytics