GleisFrei 應(yīng)用 Femap 加快滿足嚴(yán)格的新鐵路標(biāo)準(zhǔn)

業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)
-在鐵路車架靜態(tài)分析中進(jìn)行幾項試驗以及評估幾種網(wǎng)格類型
-優(yōu)化設(shè)計，避免昂貴的擴界

成功關(guān)鍵
-在彈性場 3D 模型導(dǎo)入以及靜態(tài)分析中應(yīng)用 Femap

結(jié)果
-最大生產(chǎn)率快速研究曲線
-輕松滿足嚴(yán)格的新鐵路標(biāo)準(zhǔn)
-為審批機構(gòu)生成詳細(xì)的報告
-識別現(xiàn)有車輛的設(shè)計失誤以及新設(shè)計的準(zhǔn)確尺寸
-預(yù)計可節(jié)省25%的生產(chǎn)與材料供應(yīng)成本

行業(yè)
汽車及交通運輸

客戶主要業(yè)務(wù)
GleisFrei Costruzioni Ferroviarie Srl 專門從事鐵路車輛與發(fā)動機設(shè)計、建造與維修，鐵路設(shè)備、航空線、隧道以及所有鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的維修。

解決方案/服務(wù)
-Femap
-NX Nastran

客戶位置
Villimpenta, Mantua
意大利

"我們還向幾位工程師征求了意見，他們大多都有航空經(jīng)驗，最后一致建議使用 NX Nastran。"
Francesco Lambiase

技術(shù)部門經(jīng)理

GleisFrei

"自從采用 Femap 后，我們的外部設(shè)計師就一直研究優(yōu)化其3D 模型，以獲取最佳分析結(jié)果。但通過使用 Femap，必要時我可以很輕松地編輯 3D 模型。建模后，我會準(zhǔn)備滿足假設(shè)負(fù)載條件的各種類型網(wǎng)格以檢查各種負(fù)載狀況的響應(yīng)。"
Francesco Lambiase

技術(shù)部門經(jīng)理

GleisFrei

"據(jù)對模型 H1100 的估計，F(xiàn)emap 能夠幫助我們節(jié)省25%的成本。"
Francesco Lambiase

技術(shù)部門經(jīng)理

GleisFrei 

鐵路專家
通過使用 Femap™ 軟件，GleisFrei 技術(shù)部門在短短三個月內(nèi)就可以完全獨立地進(jìn)行鐵路車輛結(jié)構(gòu)分析。有限元建模（FEM）與有限元分析（FEA）技術(shù)源自產(chǎn)品生命周期管理（PLM）專家 Siemens PLM Software。

GleisFrei Costruzioni Ferroviare Srl(GleisFrei) 創(chuàng)立于2003年3月，其前身為 Gleismac Italiana SpA，自1977年以來其一直從事鐵路設(shè)備業(yè)務(wù)。GleisFrei 從原來的公司積累了適當(dāng)?shù)娜藛T、技能與技術(shù)，很快嶄露頭角成為鐵路設(shè)備維修業(yè)務(wù)的重要參與者。GleisFrei 修理、維護(hù)并建造了各種設(shè)備與車輛，包括鐵路車輛、維修航空線與鐵路的專用車輛以及其他設(shè)備后勤處理的發(fā)動機。

GleisFrei 駐扎在維林彭塔，靠近曼圖亞，總經(jīng)理為 Guido Fontanesi，生產(chǎn)經(jīng)理為Roberto Zavatteri，設(shè)有技術(shù)部門、銷售團隊、制造車間、行政與庫存管理機構(gòu)。

“本公司車輛均為內(nèi)部生產(chǎn)，我們直接在車間內(nèi)建造車架，”Fontanesi 說道，“公司對此結(jié)構(gòu)裝配的單元與系統(tǒng)，包括氣動件、機械零件與發(fā)動機，均源自外部合格供應(yīng)商。大部分材料都購自國外，大約占30%-40%。不過我們的出售主要集中在意大利。目前我們正在開發(fā)新系列產(chǎn)品，開拓國外新市場。”

嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)
GleisFrei 目前著手開發(fā)的新產(chǎn)品組合符合最新鐵路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（2011年實施）的嚴(yán)格要求。“隨著 RFI 開始實施最新技術(shù)規(guī)范，鐵路車輛必須要滿足更嚴(yán)格的部件要求，包括車架、車軸、組件與制動系統(tǒng)。”技術(shù)部門經(jīng)理Francesco Lambiase 說道。

“由于公司購買的零部件均來自外部許可供應(yīng)商，因此我們的注意力就完全集中在內(nèi)部制造的車架上了。”

Lambiase 表示根據(jù)適用標(biāo)準(zhǔn)，允許使用傳統(tǒng)分析方法設(shè)計與試驗車架，但是最好使用分析軟件。鑒于此，GleisFrei 管理層決定采用 FEM 軟件進(jìn)行車架靜態(tài)分析。“初期部署階段的車輛是在我們引進(jìn)新標(biāo)準(zhǔn)之前生產(chǎn)的，當(dāng)前軟件是用于靜態(tài)驗證現(xiàn)有的設(shè)計。”Lambiase 解釋說。



幾經(jīng)參考，最終選擇 Femap
根據(jù)之前在大學(xué)的直接經(jīng)驗，Lambiase 諳熟 Nastran® 軟件，其具備全譜的線性與非線性分析能力。“我們進(jìn)一步調(diào)查，且最終限定在兩種 FEM 工具中選擇，”Lambiase 說道，“我們還向幾位工程師征求了意見，他們大多都有航空經(jīng)驗，最后一致建議使用Siemens PLM Software 的 NX Nastran，這最終引導(dǎo)我們選擇了 Femap。

在2011年秋天， GleisFrei 聯(lián)系了一家Siemens PLM Software 合作伙伴 Cosmos Italia。自1994年以來，Cosmos Italia 在計算機輔助工程（CAE）解決方案方面就有著豐富的銷售、服務(wù)與運行經(jīng)驗。公司支持客戶部署滿足各種產(chǎn)品開發(fā)需求的配套解決方案，橫跨多個模擬學(xué)科，其中包括FEM、FEA、計算流體動力學(xué)(CFD)/多物理場、彈性動力學(xué)分析以及 PLM 解決方案以進(jìn)行計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造(CAD/CAM)以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)。

“Cosmos Italia 代表闡明了 Femap 的特征，從首次會議就集中理解并確定我們的具體需求，”Lambiase 回憶說，“大體上來說， GleisFrei 在彈性場中需要靜態(tài)分析，因此在最后我們選擇 Femap 基本版本作為最適合公司的解決方案，并與 Cosmos Italia 達(dá)成協(xié)議。”

利用 Cosmos Italia 技能以及先進(jìn)方便且直觀的 Femap 界面，只需要三天 Lambiase 與 Zavatteri 培訓(xùn)，用戶就可以習(xí)得必需的技巧，在實際設(shè)計中應(yīng)用 Femap。Lambiase 表示：“之后，我們識別了具體希望關(guān)注的Femap 方面，并在一天內(nèi)完成了相關(guān)培訓(xùn)。”



三個月內(nèi)加入與運行
在2011年11月，GleisFrei 代表首次會見了 Cosmos Italia 代表，僅三個月后， Francesco Lambiase 就可以完全獨立使用Femap 了。利用外部設(shè)計師提供的鐵路 CAD 模型進(jìn)行分析處理，并以中性格式輸出，通常是產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（STEP）。Lambiase 將模型導(dǎo)入 Femap，可以根據(jù)日后分析進(jìn)行編輯與修改。“自從采用 Femap后，我們的外部設(shè)計師就一直研究優(yōu)化其 3D 模型，以獲取最佳分析結(jié)果，”Lambiase 指出，“但通過使用 Femap，必要時我可以很輕松地編輯 3D 模型。建模后，我會準(zhǔn)備滿足假設(shè)負(fù)載條件的各種類型網(wǎng)格以檢查各種負(fù)載狀況的響應(yīng)。

2000年引進(jìn)的12663標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每輛鐵路車輛需進(jìn)行大約10次測試，包括保險杠壓力與些壓力、掛鉤牽引力、最大有效載荷、聯(lián)合壓縮、牽引載荷與舉升器。“每次測試都會給不同汽車部件產(chǎn)生壓力，例如圓桿或橫梁，”Lambiase 說道，“對于各種分析，我會對不同的網(wǎng)格進(jìn)行4-5次測試，才可以得到證明給采用方案正確的穩(wěn)定數(shù)據(jù)。”



可以減少25%的成本
通過將 Siemens PLM Software FEM 技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)有設(shè)計中，GleisFrei 能夠識別出不能滿足額定負(fù)載能力的鐵路車輛，然后降級到更低 級別。“最重要的是，F(xiàn)emap 強調(diào)模型 H1100 建構(gòu)的具體問題，” Lambiase 說道，“在設(shè)計過程中車架尺寸過大，這就導(dǎo)致材料供應(yīng)與生產(chǎn)成本升高。對于下一系列車輛，我們會在設(shè)計階段使用 Femap，這樣我們就可以更準(zhǔn)確地開發(fā)與確定車架尺寸，優(yōu)化成本。根據(jù)我們對模型 H1100 的估計，F(xiàn)emap 能夠幫助我們節(jié)省25%的成本。”



對于分析處理，GleisFrei 最后講述了生成具體的報告，以編制技術(shù)規(guī)范，上交審批機構(gòu)。 Lambiase 解釋說：“發(fā)放許可證的意大利鐵路公司工程師通常不具備具體的分析技巧與指示，因此我們需要準(zhǔn)備編制特別報告以供其使用。Femap 編制的報告會附加在適用技術(shù)文件之后；至關(guān)重要的是當(dāng)發(fā)生故障或需要檢查時，我們可以很方便地進(jìn)行追蹤與讀取。”