Archus Orthopedics 是一家生物医学公司，面临着预测脊柱在安装植入物时的非线性运动的挑战。这是他们的 Total Facet Arthroplasty System™ (TFAS®) 开发的一个关键方面，该系统是一种专利脊柱植入物，旨在治疗椎管狭窄。确定这种运动的传统方法是通过尸体测试，这个过程不仅耗时，而且对于新的运动恢复脊柱植入物设计的设计迭代来说效率低下。该公司需要一种更高效、更准确的方法来模拟自然脊柱的运动质量并预测植入物脊柱的非线性运动。

美国东北部的城市正在探索安装新型组合式下水道溢流 (CSO) 处理装置，采用先进的水力涡流分离器 (HDVS) 和自清洁筛网，例如 Hydro International 生产的装置。传统上，HDVS 被用作高速固液分离器；直到最近，它们作为接触室对 CSO 进行高效消毒的潜在用途才得以实现。使用混合盆对 CSO 进行传统消毒，需要大约 15 分钟的接触时间。然而，一份报告表明，这些系统只需三分钟的接触时间即可提供有效的高效率消毒。虽然更短的联系时间可以为市政当局节省高达 50% 的总体项目成本，但监管机构仍然期望根据旧系统的性能要求看到更长的联系时间。 Hydro International 面临的挑战是了解较短接触时间的基础，并验证高效消毒是较长传统消毒方法的可接受替代方案。

克兰菲尔德大学隶属英国国防学院，其国防管理与技术学院（DCMT）前身为皇家军事科学院（RMCS），其任务是对武装部队进行国防相关技术教育。这种教育的一个重要部分涉及武器效果的研究和理解。这是一个复杂的领域，涉及高度动态的现象，需要理论和实践的理解。数值模拟用于深入了解这些现象，补充实验研究和演示。然而，挑战在于增强学生对数值分析技术的理解并将这些技术应用于一系列应用。

Culligan Matrix Solutions 是水处理领域的领导者，在开发新型软水器时面临着重大挑战。该公司的目标是创造一种比市场上任何其他产品使用更少的盐、最大限度地减少水压损失并使用尽可能少的材料的设备。这个雄心勃勃的项目需要流体动力学性能和结构完整性之间的微妙平衡。研发团队需要采用流体动力学和结构力学模拟来实现这些目标。挑战不仅在于满足这些严格的要求，而且还在于以具有成本效益和时间效率的方式做到这一点。

Vaughan Co. 是一家领先的斩波泵制造商，在开发用于废水处理的工艺混合装置时面临着重大挑战。目标是最大限度地减少罐中固体可能聚集的“死区”，因为这些固体会减少活性体积并降低处理能力。然而，由于每个安装的独特性，现场流程优化是不切实际的。此外，每次安装的模型测试不仅成本高昂，而且提供的信息有限，并且由于规模扩大问题可能不可靠。由于流动的性质，包括长度尺度变化大和速度低，该公司在使用传统 CFD 求解器实现储罐流动数值模拟收敛方面也面临困难。

当一艘豪华超级游艇的初始设计重量比预期重量高出约 300 吨时，这艘豪华超级游艇的设计师面临着巨大的挑战。高品质超级游艇经过完美设计，确保在困难的海况下具有出色的操控性，同时将最大功率与减少排放相结合。为了实现这种卓越的性能，通常需要使用碳复合材料等轻质高强度材料。设计师们寻求AR工程师的专业知识来寻找减轻游艇重量的方法。工程团队的任务是研究碳复合材料在游艇船员和维修人员使用的多个检修门中的使用情况。他们使用 ANSYS Composite PrepPost 来确定可行性并优化复合材料设计。

3Discovered 是一个商业级 3D 打印零件和产品的交换平台，在寻找适合其启动预算的 3D 建模软件包方面面临着挑战。他们需要一种解决方案，能够快速转变打印设计并处理各种格式的模型或基于 3D 扫描进行设计。该公司还正在处理逆向工程问题，因为他们经常收到设计所有者和客户的工作，要求他们在与 3D 打印公司合作之前需要执行此过程。他们尝试过的现有软件解决方案（例如 Inventor 或 SolidWorks）无法处理逆向工程中涉及的大量方面，并且经常会崩溃。

Mirage Machines 是一家为各行业生产便携式机器的制造商，在设计过程中面临着挑战。他们在设计过程的前端使用详细的结构模拟，以确保其解决方案的稳健性和无风险性质。然而，他们使用的有限元分析 (FEA) 模拟、SolidWorks® Professional 和 Premium 软件包存在局限性。这些软件包仅允许 Mirage 对单个零件和小型装配模型进行 FEA。最近的一个项目需要开发一个龙门架，该龙门架使用一系列磁铁来连接钢轨。最初的设计是采用贱金属，但要求发生了变化，包括一层油漆。这一变化引入了气隙，使磁铁的拉力减少了 40%。 Mirage 需要了解当手臂沿着基础导轨移动时，油漆厚度对磁铁拉力以及结构完整性的影响。

Energy Absorbent Systems, Inc. 是防撞缓冲垫、冲击衰减器和其他能量吸收安全装置设计和制造领域的全球领先者，其 TMA-180 车载衰减器面临着挑战。该装置由铰接钢框架组成，其中包含吸能充气铝制挡板，从停放的施工车辆的后部延伸出来，以保护高速公路作业区的人员和设备免受车辆交通的影响。该公司找到了一家更可靠、更经济的液压缸供应商，为框架旋转提供动力。然而，气缸几何形状和负载的差异需要重新设计连接气缸和框架的 U 形连杆。面临的挑战是尽可能快速、可靠地执行重新设计，以缩短改进产品的上市时间。

金属建筑隔热 (MBI) 行业面临着修订隔热性能标准的挑战。 Owens Corning 是 MBI 行业的领先成员，认识到需要开发 MBI 组件的热性能因素。该任务涉及金属建筑行业中使用的绝缘组件中的三维流动和传热问题的数值模拟。这些组件的几何形状很复杂，包括几种具有不同导热率的材料和可能形成自然对流的狭窄空气囊。从长远来看，即使总传热率发生微小变化也可能产生重大影响。因此，必须仔细设计屋顶隔热紧固机构，以获得最佳性能。

美国海军陆战队计划在本世纪末推出新型远征战车（EFV）。这种混合坦克/船设计可在陆地和海上运载 20 名人员，速度高达每小时 30 英里。然而，EFV 包含的环境控制系统 (ECS) 不符合标准。 ECS 本质上是一种高性能空调，即使在室外温度高达 125 华氏度的情况下，也能将机舱空气保持在舒适的温度，同时运行时足够安静，不会对机组人员的听力造成风险。最初的原型未能满足这些标准，导致重新招标。 Fairchild Controls Corporation 赢得了重新投标，并负责改善 ECS 装置的气流并最大限度地降低运行噪音，所有这些都在严格的预算和 14 个月的紧迫期限内完成。

Comatec Oy 是一家为工业机械领域提供工程服务的公司，在产品设计和优化过程中面临着多项挑战。他们正在处理客户提供的复杂项目，这些项目具有复杂的边界条件、载荷和非线性。该公司一直在努力将各种 CAD 应用程序中的 3D 模型高效地导入到仿真工具中。他们还必须处理具有多种配置的大型装配体，这是一项复杂的任务。评估机械和热载荷的应力、振动和疲劳是他们面临的另一个挑战。此外，他们需要快速获取并向客户报告结果，事实证明这既耗时又低效。

美国最致命的飓风之一卡特里娜飓风过后，Mechanical Solutions, Inc. (MSI) 获得分包合同，以增加洪水多发的新奥尔良泵站的容量。面临的挑战是评估高功率机械设备运行期间平台的振动响应。在重大天气事件期间，这些大功率抽水机必须满负荷工作，以将多余的水排出海平面以下区域。重型设备产生振动和其他应力，可能导致支撑设备的大型平台发生故障。 MSI 工程师在评估和解决部分浸没泵站平台的设计问题时面临着众多挑战。在任何施工开始之前，必须确定并解决所有设计问题，并且该项目需要在下一个飓风季节开始之前完成。

Kato Engineering 是一家设计和制造全系列精密制造的高品质交流发电机、电动发电机组以及主用、备用和调峰发电控制装置的公司，面临着重大挑战。发电机的次瞬态电抗是在瞬态负载事件的前几个周期内有效的发电机内部阻抗元件，很难预测。该电抗通常是在设计过程完成后通过新发电机设计的工厂测试来确定的。这种方法不仅耗时而且效率低下，因为它将潜在问题的识别推迟到设计过程完成之后。

在铁路行业，硬件测试是一个昂贵且耗时的过程，通常仅限于硕士和博士的研究和开发。水平。对于典型的轨道车制造来说，这种细节程度通常是不必要的，而且成本高昂。然而，随着越来越多的轨道车因使用年限而被淘汰，对新轨道车设计的需求不断增长。铁路车货运因其大批量运输成本低而受到许多公司的青睐。 BNSF Logistics LLC (BNSFL) 的一位新客户要求对其有盖料斗设计进行应力分析。当明确需要进行重大结构改变才能满足美国铁路协会 (AAR) 的要求时，客户要求在 FEA 验证之外进行更大的工作范围。随后，BNSFL 的任务是提供修改后的 CAD 设计并支持应力分析。该项目的成功取决于模拟来证明轨道车的结构完整性。

阿波罗工程公司的任务是重新设计犹他州帕克城老化的四人轮雪橇车辆，这些车辆为客户提供了崎岖不平的乘坐体验。雪橇的原始设计由两件式玻璃纤维主体组成，通过用螺栓固定在两件上的钢轭连接。车身设计需要一个长且支撑不良的轭。由于对雪橇的车轮和悬挂系统进行了重大改变，包括拆除车辆中间的车轴以实现更平稳的行驶，这一挑战变得更加复杂。这意味着必须重新设计轭，并且必须重新评估其上的力，以确保它能够承受压力、应变和疲劳，以达到安全目的。

TNO Prins Maurits 实验室（TNO-PML）是国防研究领域的著名机构，在爆炸安全、弹药效应、弹道防护和武器平台生存能力等领域提供科学和技术建议。该实验室将实验设施与数值分析能力相结合，以提供高质量的研究。然而，挑战在于将这些研究成果应用到现实场景中。他们的研究工具 AUTODYN 的主要应用包括终端弹道学、损伤生物力学、弹药和爆炸物的安全现场储存、炸弹攻击和爆炸对结构的影响、爆炸材料处理和地雷爆炸建模。面临的挑战是如何有效地利用这些应用程序，以提高防御行动的安全性和效率。

Voith Turbo Scharfenberg 是铁路行业的领导者，面临着设计轨道车车钩的挑战，该车钩可以吸收火车碰撞时产生的巨大能量，从而提高乘客的安全。能量吸收系统必须满足特定标准，不仅在严重撞击期间，而且在列车平稳运行或轻微撞击期间也必须有效运行。吸收系统的组件，特别是橡胶元件，在碰撞过程中会发生很大的变形，这使得这些超弹性材料的模拟成为一个挑战。此外，还必须满足吸收元件的特定非线性力路径特性。基于不同碰撞场景模拟的设计评估对于优化耦合器及其能量吸收特性是必要的。

ISGEC Hitachi Zosen Limited 是一家领先的复杂压力容器和热交换器设备制造商，面临着利用材料的最高温度性能来设计石油和天然气领域结构部件的挑战。当前的 ASME 规范（第 VIII 节，第 2 部分）将疲劳曲线的生成限制为最高 371 °C。然而，制造商希望使用 ASME Code Case 2605，这是在高于 371 °C 且低于 454 °C 的温度下对 2.25Cr-1Mo-0.25V 钢进行疲劳评估的特殊规则。面临的挑战是使用实际的时间相关热和机械载荷直方图进行完全非弹性分析，例如棘轮弹性安定分析。使用类似电子表格的应用程序将塑性和蠕变视为应力和应变计算中的两种独立现象的现有方法容易出现人为错误，并可能导致不切实际的损伤参数。

Epta 是商用制冷解决方案的全球领导者，在评估和验证多种制冷系统设计在各种工作条件下的性能方面面临着挑战。全球工程趋势的不断发展需要对物理学和大规模模拟工作有更深入的了解。传统方法不足以有效地满足这些苛刻的要求。对强大、快速和方便的环境的需求是显而易见的，尤其是在生产高峰期间。我们面临的挑战是找到一种解决方案，能够提供灵活的配置来同时管理多个项目，而不影响模拟的速度和规模。

陆上风电场的开发需要详细了解盛行风况如何与当地地形和潜在的风力涡轮机安装相互作用。目前使用的许多软件程序不太适合复杂的陆上地形，其中大气稳定性、林业和涡轮机相互作用等因素起着重要作用。准确预测环境条件和唤醒条件下的风速、风切变、风转向和湍流强度等风况对于智能项目设计至关重要。挑战在于找到一种解决方案，能够准确地模拟这些复杂的风气候并优化涡轮机的放置，以最大限度地提高能源产量并最大限度地降低风险。

NEM Energy bv 的聚光太阳能发电 (CSP) 系统面临重大设计挑战。 CSP 系统使用镜子或透镜将阳光集中到一个小区域，以驱动连接到发电机的热机。关键的挑战是提高 CSP 镜子的刚度。这对于确保尽可能多的反射光被引导到目标（称为接收器）而不产生成本溢价至关重要。刚度至关重要，因为距离塔 380 米处的定日镜仅 1 度的旋转误差就会导致 6.6 米的跟踪误差，这意味着反射光从距离塔上的预定目标 6.6 米处传递。

Holcim (Brazil) SA 是巴西一家全球领先的水泥、骨料和混凝土产品供应商，在生产水泥时所用颗粒尺寸的监管方面面临着挑战。这些颗粒的尺寸会显着影响水泥生产线的效率。该公司正在寻求能够降低运营成本并提高生产效率的技术收益。面临的挑战是用计算机建模取代昂贵且耗时的分离器性能试错测试。他们还需要根据颗粒直径对颗粒路径进行模拟和分类，以考虑提高分离效率的可能改进。

电子行业的全球领导者皇家飞利浦电子公司在开发陶瓷放电金属卤化物 (CDM) 灯时面临着重大挑战。主要挑战是创建一种在热学和机械性能上均坚固且能够持续指定使用寿命的灯设计。为了实现这一目标，需要精确模拟气体放电、壁温和机械应力。这些因素的复杂性使得开发出能够满足飞利浦所追求的耐用性和寿命高标准的灯变得困难。挑战不仅在于制造出能够承受严格使用的灯，还在于了解可能影响灯性能的各种物理因素之间错综复杂的相互作用。

由于人口老龄化和预期寿命的延长，全球助听器市场的竞争日益激烈。在这种环境下，医疗设备制造商需要将先进产品快速推向市场，并且不会在开发周期后期产生额外成本。然而，许多公司在开发过程的后期部署工程资源，以在产品推出之前解决设计和制造问题。这种方法通常会导致重要的工程资源被用于解决设计问题，而不是一次性设计出更好地满足客户需求和关键设计要求的产品。助听器制造商奥迪康意识到了工程仿真的价值，并利用它来设计和验证其设备的关键组件。然而，为了成为创新领域的全球领导者并在竞争中保持领先地位，奥迪康需要将仿真应用于产品中交互的所有组件，从而需要可扩展的系统级设计方法。

e3k 是一家澳大利亚机械工程咨询公司，其任务是优化多喷嘴冲击轮水力发电站设计的效率。挑战在于对分支分配器歧管、喷嘴设计和旋转流道进行复杂的检查，以从已知的水头和流量条件中提取最大的有用能量。水射流和转轮之间的动态相互作用产生了特别复杂的不稳定多相流场。这种复杂性使得确定需要改进的领域以及了解潜在设计变更的影响变得困难。

Dunham Associates 是一家机械和电气工程咨询公司，专门开发设施设计，最大限度地节省能源并优化建筑居住者的室内环境。该公司致力于可持续设计，并与客户密切合作以实现设施目标。邓纳姆面临的挑战之一是为大型新建商业办公楼设计有效的复杂机械通风系统。其中许多项目寻求能源与环境设计领导力 (LEED) 认证，并采用创新的地板下空气分配 (UFAD) 或置换通风系统，以改善室内空气质量 (IAQ) 和建筑物居住者的热舒适度。通风系统设计必须在性能和能源效率方面进行优化。

Elecon Engineering 面临着开发满足市场需求的可靠变速箱的挑战。齿轮机构在机器的轴之间传递旋转和扭矩，其复杂性带来了许多技术问题。为了实现高承载能力、减轻齿轮传动的重量并增加齿轮箱的强度，工程师必须进行轮齿应力分析并进行齿形修整以优化齿轮传动设计。齿弯曲、表面损伤和齿偏转等性能参数会导致齿轮失效。面临的挑战是快速评估轮齿性能，无论建筑材料和制造工艺如何。

Schlemmer GmbH 是电缆保护系统领域的领导者，在测试电缆保护软管的刚度和变形行为方面面临着重大挑战。这些测试（包括弯曲和挤压测试）对于确定软管承受拉力、弯曲和机械压缩组合的能力至关重要。然而，这些测试需要生产昂贵的原型，这不符合成本效益。此外，软管的大变形、材料行为和非线性接触的模拟需要强大的非线性功能。该公司需要一种解决方案，能够在新产品概念阶段的早期提供有价值的信息，以减少所需的原型数量。

德尔福是移动电子和交通部件领域的全球领导者，在其汽车发动机控制模块 (ECM) 的设计中面临着重大挑战。 ECM 使用截锥体形状的硅橡胶垫片，以确保不同组件之间的热接触或电接触。这些垫片将集成电路 (IC) 压在金属散热器上，以提供传导热传递路径来冷却电路。确定垫片施加的力对于模块的设计至关重要。力度不足将无法充分冷却 IC 或正确固定它，从而导致因过热或过度冲击和振动而过早失效。相反，由于 ECM 外壳和印刷电路板的限制，力不能设置得太高。挑战在于准确地表示弹性体材料，以便设计垫片以提供对电路板的最佳作用力。