新的鋁制電動多功能運(yùn)輸車具有多種環(huán)保優(yōu)勢：重量減半，焊縫減少 60%

 業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)
-冶煉廠需要一隊(duì)鋁制電動車
-車輛需要 1,000 磅的承載能力
-6 個月到 1 年的開發(fā)時(shí)間

成功關(guān)鍵
-將 SolidWorks 幾何體導(dǎo)入 NX CAE 的能力
-快速 FEA 預(yù)處理
-快速的設(shè)計(jì)—分析迭代

結(jié)果
-在 6 個月內(nèi)完成首個樣機(jī)
-重量減輕使電池充一次電可以運(yùn)行更長時(shí)間
-焊縫數(shù)量減少 60% 意味著生產(chǎn)成本降低
-1,500 磅的承載能力超出了原始需求贏得創(chuàng)新大獎
-贏得創(chuàng)新大獎

行業(yè)
汽車及交通運(yùn)輸

客戶主要業(yè)務(wù)
Services Précicad, Inc. 提供工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和數(shù)值仿真服務(wù)。

解決方案/服務(wù)
-NX
-NX CAE
-NX Nastran

客戶位置
魁北克市, 魁北克省
加拿大魁北克省

"NX CAE 的速度極快，我們在同一天內(nèi)可以進(jìn)行大量迭代。"
Stephane Arsenault

FEA 部門主管

Précicad

"導(dǎo)入 SolidWorks 數(shù)據(jù)不存在問題，在 NX CAE 中執(zhí)行 FEA 預(yù)處理工作的速度也非?？?。"
Stephane Arsenault

FEA 部門主管

Précicad

煉鋁廠需要鋁制多功能車
Services Précicad Inc. (Précicad) 擁有一個 多專業(yè)工程師、工業(yè)設(shè)計(jì)師、技術(shù)人員和繪圖師團(tuán)隊(duì)，提供產(chǎn)品開發(fā)咨詢服務(wù)，并側(cè)重于工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和有限元分析 (FEA)?？蛻舭?Cirque de Soleil、Garant、RioTinto Alcan、SigmaDek、Volvo Buses 和 GE Hydro。 (FEA)

Précicad 的另一家客戶是 Aluminerie Alouette，這是一家位于加拿大的煉鋁廠，向 Précicad 提出了一個有趣的要求。冶煉過程涉及向氧化鋁粉注入直流電 (DC)。電流產(chǎn)生強(qiáng)大的靜磁場，以至于普通內(nèi)燃機(jī)無法在冶煉廠的某些區(qū)域中運(yùn)行。Aluminerie Alouette 在這些區(qū)域使用電動車運(yùn)輸人員和設(shè)備。但是，不久以前這些車輛還是鋼制的，而生產(chǎn)鋁材的 Aluminerie Alouette 認(rèn)為采用鋁制電動車輛會更好。除展示 Aluminerie Alouette 的產(chǎn)品之外，他們還可以設(shè)計(jì)更易于回收的車輛，這是作為一家關(guān)注環(huán)境問題的公司的重要考慮因素。

Précicad 面臨的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)和制造一小隊(duì)電動多功能車，并且車體和框架采用鋁制而不是鋼制。Aluminerie Alouette 要求 1,000 磅的承載能力。在期限方面，該冶煉廠正處于需要更換現(xiàn)有車輛的階段，因此 Précicad 同意在六個月到一年內(nèi)構(gòu)建出有效的模型。



集成式設(shè)計(jì)和分析
Précicad 擁有大量計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 解決方案。對于此項(xiàng)目的建模工作，該公司決定使用來自 Dassault Systèmes Solidworks Corporation 的 SolidWorks® 軟 件。由于有限元分析 (FEA) 對于開發(fā)車輛至關(guān)重要，因此來自 Siemens PLM Software 的 NX™軟件在此項(xiàng)目中也發(fā)揮了重要作用，尤其是用于 FEA 的 NX CAE、 NX Nastran® 和 NX Thermal 軟件。Précicad “NX CAE 的速度極快， 我們在同一天內(nèi)可以進(jìn)行 大量迭代。” Stephane Arsenault Précicad 的 FEA 部門主管使用這些解決方案已有近十年歷史， 由 Siemens PLM Software 經(jīng)銷商 MAYA Simulation 提供支持，該經(jīng)銷商提供專門培訓(xùn)、持續(xù)的應(yīng)用程序和技術(shù)支持、靈活的商業(yè)條款等等。

與 Aluminerie Alouette 會面并確認(rèn)他們了解車輛的所有要求后，Précicad 工程師使用 SolidWorks 對車輛幾何體進(jìn)行建模。然后，他們將 SolidWorks 裝配體模型導(dǎo)入 NX CAE，在此簡化幾何體、創(chuàng)建有限元網(wǎng)格、應(yīng)用載荷和指定邊界條件。“導(dǎo)入 SolidWorks 數(shù)據(jù)不存在問題，在 NX CAE 中執(zhí)行 FEA 預(yù)處理工作的速度也非?？欤?rdquo;Précicad 的 FEA 部門主管 Stephane Arsenault 表示， “分析小型組件需要幾天時(shí)間，而分析整個裝配體大約需要一周時(shí)間。”



工程師們評估的一些載荷工況包括重力、制動、轉(zhuǎn)向和加速。工程師們執(zhí)行了一個迭代過程，在設(shè)計(jì)和分析之間來回往返，利用分析結(jié)果來優(yōu)化設(shè)計(jì)。“NX CAE 的速度極快，我們在一天內(nèi)可以進(jìn)行大量迭代，例如評估不同的材料厚度，”Arsenault 解釋道。工程師們通常不必返回 SolidWorks，而是使用 NX 同步建模技術(shù)進(jìn)行幾何體修改，直接處理 NX 分析模型。“這為我們節(jié)省了大量時(shí)間，”Arsenault 表示， “用戶界面很友好，并且修改幾何體也比幾年前簡便得多。”

Précicad 在此項(xiàng)目中還使用了 NX Thermal 分析軟件，使用該應(yīng)用程序研究讓車輛電池在寒冷天氣中更有效工作的方法。

優(yōu)化以減少重量和降低生產(chǎn)成本
通過在此項(xiàng)目中使用 NX，Précicad 按時(shí)構(gòu)建了多功能車，并且超出預(yù)定要求。Précicad 在 6 個月內(nèi)準(zhǔn)備好了向客戶展 示的有效樣機(jī)。他們構(gòu)建的車輛符合其 1,000 磅的承載能力要求（在當(dāng)前的設(shè)計(jì)中，承載能力增加到 1,500 磅）。該車輛的重量僅有 1,500 磅，相當(dāng)于該客戶的鋼架車輛的一半重量。Précicad 通過更改材料和使用 NX CAE 實(shí)現(xiàn)的減重為客戶帶來了回報(bào)， 使電池在重新充電之前可以運(yùn)行更長時(shí)間。

通過 NX CAE 實(shí)現(xiàn)的另一項(xiàng)設(shè)計(jì)改進(jìn)是大幅降低生產(chǎn)成本。“我們的原始結(jié)構(gòu)主要采用焊接，但這產(chǎn)生了很高的成本，”Précicad 的設(shè)計(jì)和建模部門主管 Stephan Lachevrotière 表示， “借助于 FEA，我們自行設(shè)計(jì)擠壓成形，從而減少了 60% 的焊縫數(shù)量。”



通過減少焊縫和增加機(jī)械連接，該車輛 （稱為 Kargo）可以輕松拆解以進(jìn)行回收。實(shí)際上，Précicad 在用戶手冊中介紹了當(dāng)使用壽命結(jié)束時(shí)，可以如何利用該車輛的各個零件。

專用車輛與運(yùn)輸設(shè)備制造商協(xié)會授予 Précicad 大獎，以表彰他們在 Kargo 項(xiàng)目中的創(chuàng)新。Précicad 決定繼續(xù)生產(chǎn)該車輛，并使其適用于其他工業(yè)應(yīng)用。Kargo 提供四種配置： 基本型號、側(cè)卸型號、傾卸臺型號和密封貨箱型號。