作者:Shigeru Akaike,日本DENSO 公司CAE 设计推广项目总监
DENSO 公司采用ANSYS 结构软件实现标准化,以加速全球 产品开发
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车系统和组件业务领域竞争激烈。业界最佳的仿真 功能有助于在全球竞争中脱颖而出。为全球各大汽 车制造商提供高级汽车技术、系统和组件的领先供 应商日本电装(DENSO)公司需要降低软件许可费用,保持 成本竞争优势,并开发出世界级产品。DENSO 执行了严格的 基准测试并选择ANSYS 仿真软件作为其标准工具来加速产品开发,降低成本,并提高所有产品组合 的竞争力,其中包括汽车传动系统、高 级电子系统、加热和冷却系统等产品。

DENSO 背景介绍

DENSO 最近一个财年在美国的销 售额达到398 亿美元,其各业务部门分 别侧重传动控制、电子系统、热系统和 信息安全系统。DENSO 的一个小型分析 师团队大约30 年前就开始用计算机辅助 工程(CAE)来诊断原型设计阶段出现 的问题。在随后几年间,公司不断采用 CAE 新应用,包括作为销售过程中的演 示工具,作为工程工具来开发新概念, 同时作为物理原型设计的部分替代方法 来评估推荐的设计方案。为了充分发挥 该技术优势,公司多年来还新增了许多 CAE 专业人士,有一些专家负责面向单 物理场的CAE 工具定制;有的专家多物 理场的定制工具;还有一些CAE 工程师 则开发新工具同时满足单物理场和多物 理场要求。

多年来,DENSO 积累了近70 个商 业CAE 代码的许可证,并定制了许多代 码,以满足特别需求。不过2011 年, 公司进行了预算缩减,需要降低软件成 本。公司决定评测CAE 代码组合,比较 为类似目的使用的不同代码,发现每个 类别中的最佳选择,并在最佳代码上实 现整个公司的标准化。在分析代码类别 时,DENSO 认为结构仿真需要69 种功 能,并询问该领域两家领先代码厂商当 前和今后能够提供的功能。

Gear box simulation

通过大型变形分析,DENSO 团队能预测强度和形状。在有些压缩超过原始厚度50% 的情况下,结构仿真能帮助公司确保产品可靠性。

Gear box simulation

DENSO 继续将CAE 进一步深度嵌入全球产品开发进程,公司同时保持与ANSYS 的强大战略合作,并在当前和未 来项目中共享愿景和目标。

Gear box simulation

裂纹扩展分析帮助DENSO 预测何时会发生失效。其根据裂纹剖面变化实现压力分布可视化,有助于促进产品可 靠性。

基准测试研究发现ANSYS 是技术领 先者

ANSYS 可直接提供38 种功能,并 通过间接方法提供另外19 种功能。此 外,ANSYS 还为提供另外三种功能给 出了时间表,并承诺近期开发剩下的9 种功能。另一家厂商只能提供69 种功 能中的8 种,并为另外12 种功能提供 了间接解决方案。该厂商承诺今后某个 不确定时间点内开发其它42 种功能, 但还有最后7 种功能则没能做出任何承 诺。DENSO 还调查了其用户社区,发 现八成以上的用户倾向于采用ANSYS Mechanical 作为公司标准,只有两成倾 向于另一家公司的软件。

Gear box simulation

通过仿真技术预测成形过程后的模式能提高几何结构精确度。

Gear box simulation

通过仿真整个装配体,DENSO 能预测强度和疲劳度,从而确保产品可靠性.

DENSO 明确自身需要在未来进一步加强多 物理场分析技术

基准测试研究的重点是有限元分析 软件,这是DENSO 研究时采用的主要 分析方法。DENSO 选择了ANSYS 软 件,主要是因为ANSYS Mechanical 提 供结构线性、非线性和动力学分析功 能,支持单元建模,提供材料模型库和 方程式求解器,而且能高效解决一系列 工程问题和情境,具有高度可扩展性。 此外,DENSO 还发现ANSYS 的长期 渠道合作伙伴Cybernet Systems 提供 的支持特别有价值。完成上述调研后, DENSO 增加了对ANSYS 多物理场功能 的使用,包括CFD 和电磁场仿真。

在产品开发过程中嵌入CAE

DENSO 开发出了相关战略,其可 将CAE 完全嵌入到全球产品开发过程的 所有阶段。数字工程部门的使命就是提 高CAE 技术在公司每个业务部门中的 使用,找出解决典型产品开发问题的方 法。每个业务部门都有CAE 团队负责开 发针对具体产品的CAE 工具,用于有关 设计过程。海外事业部的工程师则在总 部接受培训,有助于未来CAE 技术的联 合开发。

DENSO 明确自身需要在未来进一步 加强多物理场分析技术。举例来说,混合动力汽车、电动汽车研发团队的电动 机设计必须解决结构和热问题,同时还 要应对电磁场设计约束。运动— 振动— 噪声分析则能应对旋转机械、压缩机、 皮带传动装置设计的环境问题。面对供 电切断风险,多物理场分析对开发替代 材料而言非常重要,替代材料也是经常 要考虑到的问题。

通过与学术界合作,DENSO 能开发 融入到软件的基本理论。公司正与大专 院校合作研究颗粒流动法、高精度电磁 场、聚合物热传递特性、金属间连接和 磁性颗粒压缩等课题。

通过上述工作,DENSO 提前分析 了各种备选方案,可提高产品质量和压 缩产品开发周期。DENSO 希望继续将 CAE 更全面地嵌入到全球产品开发过 程,保持其与ANSYS 的战略合作关系, 在当前和未来的项目中共享伟大愿景和 目标。