利用仿真应用推进汽车产品开发

Mahindra & Mahindra有限公司(M&M)的产品开发部门加快了他们的产品开发生命周期,同时促进了制造、设计和计算机辅助工程(CAE)团队之间的协作与模拟应用程序。在2018年,我们写了关于该组织如何通过将应用程序实现到他们的开发工作流中来观察到有希望的好处,现在我们来看看他们近年来的经验如何……


由Aditi Karandikar
2021年9月

产品开发是一个时间敏感的过程,印度汽车行业的跨国原始设备制造商Mahindra & Mahindra Limited (M&M)等汽车公司,不断寻找创新的方法,以缩短产品开发生命周期,并获得相对于竞争对手的优势。通过减少对原型的依赖,模拟在这一努力中扮演着至关重要的角色,这反过来又减少了任何产品进入市场的时间。

然而,即使在融入模拟之后,产品设计也会占用大量时间。设计人员需要快速评估新概念,但这可能不可能,因为需要复杂的分析。在CAE团队对设计进行评估后,设计团队将根据CAE结果修改设计,并再次等待CAE专家的验证。这些迭代将继续进行,直到获得最终的设计。

因此,某些车辆组件的设计前置时间可能会持续几个月,这取决于设计完成所需的迭代次数。此外,设计迭代之间的耗时CAE分析使得CAE专家在组织中几个部门的中间设计评估之间来回奔波。

一个人背对着相机坐着,桌子上有两个显示器显示模拟结果。
图1所示。CAE专家经常必须为多个项目执行重复的设计迭代。

仿真软件,如COMSOL Multiphysics®软件,通过内置的Application Builder工具,使非专业人士能够利用模拟的力量,并帮助像M&M这样的公司减少这个瓶颈。M&M的方法开发团队已经开发了近20个模拟应用程序,或应用程序,在不同领域的团队中使用,包括设计;测试;以及噪声、振动和严酷度(NVH)分析。这些应用使用COMSOL Server™和COMSOL Compiler™部署到组织中。

这些应用程序使设计团队能够使用工程分析工具,允许他们从概念阶段就积极参与新设计的验证,从而更有效地与CAE专家合作。这反过来又将实现健壮设计所需的迭代最小化,并为CAE团队腾出时间来从事其他项目。

模拟应用的好处

M&M团队发现,应用程序的使用使概念评估和最终确定变得更加容易。通过应用程序,设计师可以自己尝试各种设计,并根据设定的标准客观地对它们进行排名。应用程序的参数化特性为快速评估不同设计选项提供了方便性和灵活性,从而比详细的3D分析更短的周转时间。

引擎安装分析应用程序的截图,顶部的特征频率参数列表和底部的图形窗口。
图2。参数化应用程序的一个例子:发动机悬置分析应用程序。图片由Mahindra & Mahindra Limited提供。

当设计处于概念阶段时,应用程序尤其有益,因为它不依赖CAD可用性。早些时候,过程受到CAD团队交付设计布局的限制;这进一步增加了设计前置时间。随着应用程序的引入,设计评估可以更快地开始。当详细的CAD无法使用时,应用程序是一个起点。许多想法被评估,CAD只为入围的设计准备。

例如,在底盘概念设计应用程序中,可以在进行NVH分析时更快地评估关键参数,如振动的基频、弯曲和扭转刚度。应用程序用户无需手动添加边界条件和网格;应用程序会自动为他们做这些。这导致在相同的设计周期中需要评估更多的概念设计。

底盘概念设计模拟应用程序的截图来自Mahindra &马辛德拉有限。
图3。底盘概念设计应用程序。图片由Mahindra & Mahindra Limited提供。

另一个重要方面是概念设计的可视化。在早期的过程中,设计师使用耗时的工具,或者他们依赖其他团队来观察他们的更改对后续设计的影响,这反过来使得提出直观的修改变得更加困难。应用的使用让设计师能够可视化不同的设计,以及改变关键参数对最终设计的影响。这使得M&M团队能够对设计概念的可行性做出更明智的决定。这在稳定杆应用程序中突出显示,其中可以进行简化的模态分析,以快速评估各种设计概念。

稳定杆应用程序的屏幕截图,在彩虹颜色表中绘制了一个Bar的位移。
图4。模态分析的稳定杆应用程序。图片由Mahindra & Mahindra Limited提供。

此外,模拟应用程序的用户友好界面使它们非常容易和方便在M&M采用。各个团队都可以很容易地访问设计过程,因为在COMSOL Server™的帮助下,应用程序可以在各自机器上的浏览器上启动。此外,通过内置的报告功能进行后处理和共享结果,使得团队之间的协作更加容易。

应用程序也可以通过COMSOL Compiler™转换为独立的可执行程序,这简化了应用程序的可访问性,因为应用程序用户可以在没有COMSOL Multiphysics的情况下运行模拟®或COMSOL Server™许可证。

精简产品开发

在设计过程中采用应用程序后,M&M团队观察到的最突出的优势是,在设计完成之前的迭代次数大幅减少,因为使用应用程序产生的早期设计更接近预期的结果。设计评估的前置负荷意味着已经满足最低要求的更成熟的设计被传递给CAE团队进行最终确定。即使是关键项目,如轻量化和为目标重量设计组件,也可以由设计团队从概念阶段本身驱动。

更多的概念设计产生的修改过程反过来导致更快的设计定稿,这最终导致节省时间和成本。设计团队现在有了评估建议设计的工具,允许他们为即将到来的和当前的项目创建创新设计。这导致了更多的创新,从各个团队的M&M。

前方有什么

编译应用程序的使用使M&M的团队能够在整个组织中真正实现模拟的民主化。随着模拟应用在乘用车各个部件的设计上的成功应用,M&M团队计划在未来几年继续保持这一势头。他们计划在现有的应用程序中加入更多的负载情况和指标,以优化概念设计的评估。更新和更严格的设计目标将被纳入应用程序中,因此最终的设计离最终预期的设计更近了一步。相关优化参数的加入将进一步增强这些应用的有效性。

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