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威斯康星大学优化内燃机模拟
威斯康星大学麦迪逊分校的发动机研究中心 (ERC) 是内燃机 (IC) 发动机研究和应用的领先机构，在复杂内燃机几何形状的网格生成方面面临着重大挑战。这些复杂性包括带阀门的进气口和排气口以及活塞/衬套缝隙等复杂的细节。 ERC 的工作涉及应用和开发计算机模型来模拟内燃机中的流动和燃烧，每个发动机模型都需要计算网格来解决定义其问题的湍流、化学和流动方程。随着政府排放标准变得更加严格，将更多物理原理纳入模拟并将更多几何细节纳入网格的需求也随之增加。第二个主要挑战是在这些几何复杂的网格建成后对其进行网格分辨率研究。
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耐用航天器部件设计的工程仿真：以 Astrobotic Technology, Inc. 为例
Astrobotic Technology, Inc. 在设计 Tranquility Trek 航天器的结构部件时面临着重大挑战。这些部件由铝和轻质复合材料组成，其中碳纤维与铝蜂窝粘合在一起，形成高强度但轻质的夹层材料。夹层结构的分层结构和各向异性特性需要专门的预处理工具来准确表示每层碳的纤维方向。此外，需要专门的后处理工具来预测夹层失效。该公司还必须考虑发射过程中的随机负载。 Astrobotic 需要在发射条件下测试多种航天器配置，以经济高效的方式选择和完善最佳设计。
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Robopac：利用物联网提高生产力并降低成本
Robopac 是一家领先的拉伸包装机设计商和制造商，其现有产品 Rotowrap 面临着重大挑战。该产品被构造为一个带有大量焊缝的金属盒，这在缠绕臂旋转过程中带来了潜在的可靠性问题。 Rotowrap 的复杂设计也比竞争对手的产品成本更高。该公司面临着开发质量、性能和可靠性更高但成本更低的新产品的压力。挑战不仅在于创新，还在于确保新产品比现有产品更耐用且成本更低，以保持行业竞争力。
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Bioana：利用计算机模拟进行高效的医疗设备开发
Bioana是一家致力于医疗技术设计和开发的公司，在生物医学工程领域面临着巨大的挑战。在将医疗设备植入患者体内之前，必须进行大量测试以确定其使用寿命、最佳制造材料以及必须承受的应力。例如，假肢的设计必须能够承受身体运动和重量产生的负载，而不会出现故障或明显变形。同样，血管支架需要以预定的流速提供最佳的血容量。评估这些和许多其他医疗设备的性能至关重要，而仿真是此过程中的关键工具。然而，传统的测试方法既耗时又昂贵。
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Robo-Technology GmbH：直升机零部件超声波测试系统自动化
Robo-Technology GmbH 是一家专门从事自动机器人系统规划、开发、设计、制造和编程的公司，面临着重大挑战。他们的任务是为长度可达 6 米的直升机部件开发超声波测试系统。该系统需要两台同步六轴机器人进行快速测试运动，具有高动态精度和同步性。这需要最高的施工标准，给公司带来了巨大的挑战。由于需要确保系统的刚性和振动行为满足客户的需求，因此任务变得更加复杂。
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福特汽车公司利用 ANSYS 网格划分解决方案提高发动机设计分析效率
福特汽车公司发动机 NVH 分析部门的任务是为各种项目提供 CAE NVH 设计分析支持。执行的分析类型包括发动机部件和总成模态和振动响应分析、发动机部件和总成辐射噪声分析、曲柄/缸体动态相互作用分析、进气系统NVH分析和排气歧管辐射噪声分析。然而，随着程序时序的定期压缩，对设计分析快速周转的需求不断增长。随着有限元模型变得更大，它们往往会导致分析时间更长。这就需要快速的有限元模型来准确地表示结构，并且绝对需要最少的自由度。需要网格划分的零件范围很广，从简单的冲压件到气缸盖、缸体和歧管的复杂铸件，再到更复杂的多件式复合进气歧管。
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可穿戴电子产品的无线充电设计：案例研究
RF2ANTENNA 是一家专门从事无线通信和充电的公司，在为可穿戴电子产品设计定制无线充电系统时面临着挑战。传统的实验设计方法被认为既耗时又昂贵，因为它需要构建不同尺寸的线圈并创建测量设置。可穿戴设备的特定需求需要定制设计，这需要进行工程模拟，以实现相当短且具有成本效益的设计周期。我们面临的挑战是找到一种能够将电路求解器与电磁求解器集成的仿真软件，以优化线圈设计过程。
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太阳能制品可抵御阵风：CSIR-CMERI 案例研究
印度人口的增长导致对电力的需求增加。为了满足这一需求，该国正在寻求可再生能源。 CSIR-中央机械工程研究所（CSIR-CMERI）开发出了美观的太阳能电池，被称为“太阳能人造物”，其形状为雨伞或树木。这些太阳能制品可以放置在商业或公共空间中，提供电力，同时保持下方的空间用于生产或娱乐用途。然而，这些太阳能人造物的设计需要适应可用空间，并根据其位置承受一定范围的风速。面临的挑战是确保这些文物足够坚固，能够在一定范围的风速下抵抗损坏，同时又不牺牲其美学设计。
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利用计算流建模增强合流下水道溢流系统设计
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。
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利用物联网优化废水处理：旺市公司案例研究
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。
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利用物联网为海军陆战队两栖车辆设计更安全的环境控制系统
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。
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Comatec Oy 利用 ANSYS 工程仿真软件增强产品设计和优化
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。
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5,200 立方英尺有盖漏斗轨道车设计的结构应力模拟
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。
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使用 ANSYS 简化轨道车耦合器设计以增强安全性
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。
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在压力设备设计中最大限度地提高材料温度能力：以 ISGEC Hitachi Zosen Limited 为例
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。
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Epta 过渡到云环境以提高仿真速度和规模
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。
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利用物联网优化灯具设计：飞利浦案例研究
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。
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通过智能仿真部署提高工程生产力：奥迪康案例研究
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。
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优化商业建筑的通风系统：Dunham Associates 案例研究
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。
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Schlemmer GmbH：通过电缆保护仿真实现零缺陷目标
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。
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Ansys + Vitesco Technologies
随着联网汽车的蓬勃发展和车型范围的增加，客户的需求和要求发生了显着变化。一个例子是希望将照明系统集成到门把手中。对于汽车制造商而言，灯光在实用性和舒适性方面发挥着至关重要的作用，但它也有助于通过区分品牌并使其具有辨识度来增强车辆的视觉特征。
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利用物联网优化机车设计：电动柴油机案例研究
Electro-Motive Diesel (EMD) 是全球最大的柴电机车供应商，面临着开发 SD70ACe 机车的压力，该机车满足性能、可靠性、燃油经济性、耐撞性和操作员舒适度的高标准。这些机车预计能够在恶劣条件下经济、安全地运行数十年，并且停机时间最短。经受重复疲劳循环的部件的耐用性是一个主要问题，因为大多数设备在前六年的运行中行驶了超过 100 万英里，使用寿命接近 30 年，一些主要部件的使用寿命超过 50 年。由于在如此大型、复杂的机器上运行物理测试相关的大量时间和成本因素，在缩短开发周期的同时实现这些目标尤其具有挑战性。
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在科罗拉多健康科学中心实施 ANSYS FSI 解决方案进行高级心脏病学研究
科罗拉多大学健康科学中心的心脏病学研究工程师正在寻求更深入地了解肺动脉高压 (PAH)，这种疾病的特征是将缺氧血液从心脏右心室输送到小动脉的血管持续高压。在肺部。随着时间的推移，PAH 导致的负荷增加可能导致过早心力衰竭和死亡。目前诊断和评估 PAH 的临床方法是侵入性的，仅考虑脉管系统的平均流速和压降。面临的挑战是模拟瞬态血流动力学和动脉运动，这需要针对耦合的固体和流体域的解决方案。几何定义源自医学成像，由于超弹性材料和复杂的约束关系，脉管系统的本构建模非常复杂。此外，流体边界条件不能简单地表征。
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Murray Inc. 利用物联网解决方案加速产品开发
Murray Inc. 是一家全球户外动力设备制造商，面临着重大挑战。该公司在失去其战略扫雪机零售商之一的业务之前，将其新产品 Power 2 Steer 扫雪机投入生产的机会很有限。 Power 2 Steer 采用独特的转向系统，需要新的离合器组件，需要评估整个扫雪机的各种组件和子系统对应力和偏转水平的影响。这包括驱动轴、轴承、副车架和钣金主机架。设计这些部件以获得必要的强度对于确保部件有足够的疲劳寿命而不增加过高的成本和材料至关重要。紧张的产品开发日程没有给大量的物理原型测试周期留下空间。
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通过仿真验证工业 PC 机架的抗震资格
印度领先的建筑工程施工 (AEC) 和工业服务提供商 Hi-Tech Outcommerce Services 在计算机存储架的设计方面面临着挑战。这些用于安装服务器或台式机的机架必须为计算机提供结构支撑，并符合 Bellcore 测试标准，这是适用于电信设备的最常见的一组安全、空间和环境设计指南。面临的挑战是确保遵守这些标准，同时满足产品开发过程中对快速周转日益增长的需求。该公司需要使用更少的原型测试来开发产品，以加快上市时间，同时确保机架能够承受地震测试。
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Energomash 利用 ANSYS ICEM CFD Hexa 增强发电能力
Energomash Group Enterprises 是俄罗斯最大的电力设备制造商之一，其运营面临着重大挑战。该公司从事各类电站和泵设备的开发和制造，以及运营自己的燃气轮机工厂以及开发电力和热能，需要改进其网格发电流程。此过程的要求包括构建可适应所研究过程的特殊性的定性网格结构、与 CAD 系统集成以及减少典型问题的网格结构构建所需的时间。
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KTM Technologies 利用 ANSYS 进行超级跑车开发
KTM Technologies 负责开发 KTM X-Bow，这是一款独特的超级跑车，其单体式车体由碳复合材料制成。单体式车体是车辆的外部蒙皮，提供结构支撑，标志着它是世界上第一款具有此类特征的量产汽车。挑战在于使用碳复合材料，尽管其重量轻、强度高，但却带来了工程复杂性。从概念到模拟和制造的工程复合材料设计过程为工程师提供了无数的机会来选择材料、纤维取向、制造方法和铺层安排。KTM X-Bow 单体式车体将使用 300 多个预切复合材料层制造，这增加了任务的复杂性。挑战在于解决复合材料工程中的这些复杂性，以开发出世界上最令人兴奋和最现代的跑车之一。
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使用 ANSYS/Mechanical 确保“大挖掘”期间的建筑安全
中央动脉/隧道项目，也称为“大挖掘”，是马萨诸塞州波士顿的一项大型工程，旨在取代 90 号州际公路。该项目涉及建造一条新的 7 英里、8-10 车道的道路和各种立交桥，其中大部分将建在城市地下 70 英尺处。然而，由于该项目靠近波士顿市中心一些最大和最古老的建筑，因此带来了重大挑战。 One Financial Centre 就是其中一栋这样的建筑，这是一栋 46 层的办公楼，距离 100 英尺深的隧道挖掘仅 25 英尺。该建筑的业主担心挖掘工作对建筑稳定性的潜在影响。挖掘过程涉及“脱水”步骤，即从挖掘地点和周围土壤中除去水。这可能会导致地面压缩，从而可能导致建筑物沉降、结构应力和损坏。
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用于空气动力学和热分析的基于云的高性能计算
西班牙工程公司 KeelWit Technology 的任务是建造一座拥有欧洲最高风室的垂直风洞。挑战在于分析复杂的空气动力学环境并设计一条节能风洞，为客户提供最佳体验。垂直风洞规模庞大且复杂，每次设计变更都要创建物理原型，成本高昂且耗时。模拟气压、热损失和风速等变量需要大型网格和密集的计算机计算。KeelWit 寻求从其本地工作站扩展到云端的高性能计算 (HPC) 资源。
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Engrana 在 CFD 分析中有效利用 SpaceClaim
Engrana 是一家计算流体动力学 (CFD) 和热分析咨询公司，在准备客户提供的用于分析的几何形状方面面临着重大挑战。客户通常会提供实体几何的 CAD 文件，其中通常包含许多与流动分析无关的细节。去特征化和简化实体几何体，以及分解几何体以生成高质量的六边形主导网格的过程是一项复杂且耗时的任务。在引入 SpaceClaim 之前，几何去特征的责任主要留给客户，这使得清理过程成为一项困难且迭代的任务。此外，客户经常希望探索 CFD 解决方案对几何变化的敏感性，这需要一种能够以最小的努力轻松合并这些变化的工具。
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