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为伊丽莎白女王航空母舰进行结构高效的设计

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技术
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  • 网络与连接 - 射频识别
适用行业
  • 海洋与航运
  • 运输
适用功能
  • 产品研发
用例
  • 结构健康监测
关于客户
航空母舰联盟 (ACA) 是英国航空航天和国防领域行业领导者之间的独特合作关系。 ACA 负责交付伊丽莎白女王级航空母舰,这是英国有史以来建造的最大的军舰。该联盟由 BAE Systems、Babcock、Thales 和英国国防部组成。 ACA 致力于为英国皇家海军提供一流的海军能力,因此,他们不断寻求创新的解决方案来改进其海军舰艇的设计和制造流程。
挑战
航空母舰联盟 (ACA) 在海军舰艇项目的概念和初步设计阶段面临重大挑战。设计人员经常需要使用有关船舶主要结构设计驱动因素的有限数据。这通常会导致很大程度上主观的设计方法,这可能会导致效率低下,甚至从一开始就锁定结构问题。为了纠正任何问题,最终产品可能会增加材料使用、重量和不必要的复杂性,以及高昂的设计和制造成本。 ACA 试图在海军舰艇设计的独特要求下评估仿真驱动设计的潜力。
解决方案
ACA 与 Altair ProductDesign 合作,应用优化技术,为船舶的一系列结构区域提供高效、一次性正确的设计解决方案。人们感兴趣的领域之一是航空母舰的飞行控制(FLYCO)模块。 FLYCO 模块结构由支撑在上下舷舱结构之间的大面积玻璃区域组成。这些舷侧结构需要满足固有频率和偏转目标,因此会受到质量和刚度复杂相互作用的影响。首先采用拓扑优化来确定加强腹板在模块封装内的最佳全局定位。随后进行另一轮拓扑优化,以确定这些腹板内的最佳载荷路径,从而可以在不影响结构性能的情况下切割开口。最后,采用尺寸和形状优化来微调板的厚度和开口尺寸,以最大限度地减少质量和设计复杂性,同时满足设计目标。
运营影响
  • The collaboration between the ACA and Altair ProductDesign resulted in a significant improvement in the design and manufacturing process of the FLYCO module structure. The use of simulation-driven design and optimization technology allowed for a more objective and efficient design approach. This resulted in a structure that met all the necessary natural frequency, deflection, stress, and buckling targets. Furthermore, the new design was simpler and used fewer parts, which reduced fabrication costs. The success of this project demonstrated the potential benefits of simulation-driven design in naval ship design and manufacturing.
数量效益
  • The redesigned FLYCO module structure was 16% lighter than a traditional design.
  • The new design used fewer parts, leading to reduced fabrication costs.
  • The simulation-driven design approach led to improved structural performance and efficiency.

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