導彈防御公司使用HyperWorks進行推進彈頭設計縮短研發(fā)時間

2017-01-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

Dynetics成立于1974年,目前擁有1,100多名員工,是彈道導彈防御領域的領導者,同時它也向防務集團提供雷達系統(tǒng)分析和工程支持。

Dynetics在亞拉巴馬洲亨茨維爾研究所開發(fā)彈頭并進行彈頭的場地測試。彈頭的主要設計標準包括穿透目標后彈頭的完整性以及爆炸裝置的殺傷力,達到保護和支持軍隊的目的。Dynetics的導彈彈頭研發(fā)工程師通過對各種防御系統(tǒng)進行分析和測試來評估彈頭的設計——從直升機攜帶的Borne Hydra 70導彈到從捕食者無人駕駛飛機發(fā)射的地獄火導彈。由Altair公司提供的CAE 虛擬測試解決方案HyperWorks已成為導彈彈頭研發(fā)中的重要組成部分。

挑戰(zhàn): 高昂的樣機測試費用

對這些裝置進行物理測試是非常昂貴的。一個簡單的彈頭穿甲能力測試需要花費40,000美元,如果包含硬件和爆炸性彈藥,測試費用將高達50,000美元。最近幾年,Dynetics一直是利用最佳的工程判斷和以往經(jīng)驗去設計和測試新裝置,但是這個過程時而成功時而失敗,像是在碰運氣。Dynetics的彈頭工程師David Pugh說:“越來越高的測試費用讓人望而卻步,想要測試所有項目是不現(xiàn)實的,而且也是沒有效率的。”

所以國防工業(yè)在第一個原型樣機制造之前開始使用計算機仿真和分析進行設計和測試。

Dynetics幾年前開始將有限元仿真嵌入到彈頭設計流程中,但剛開始時使用的軟件的質(zhì)量無法令人滿意。David Pugh說:“我們使用原先的有限元軟件時,無論是軟件的穩(wěn)定性還是對復雜幾何體劃分均勻高質(zhì)量網(wǎng)格都存在困難。而為了生成可用的網(wǎng)格我們不得不花費大量時間在CAD軟件中簡化幾何。”

解決方案: HyperWorks強大的功能

彈頭設計的實體模型

試驗

由于要創(chuàng)建從2,000到2,000,000不等的有限元分析模型,Dynetics決定尋找能滿足他們要求的更先進的軟件。

他們嘗試了六種不同的前后處理軟件包。其中很多都有不錯的網(wǎng)格劃分能力,但是在與求解器交互方面不夠靈活。唯獨Altair HyperWorks完美地滿足了所有要求。

David Pugh說:“HyperWorks擁有最好的網(wǎng)格劃分工具和后處理可視化工具,并且與求解器配合良好。”

在過去的幾年中,Dynetics使用HyperWorks前后處理建模、仿真計算彈藥的穿甲能力以及預測武器系統(tǒng)的殺傷力。通過仿真還得到了彈頭穿過障礙物時的受力情況以及引信等彈頭后面的部件是否可以保持良好工作狀態(tài)的相關信息。

通過使用HyperWorks進行仿真,得到應力云圖、彈藥飛散傾向性、穿透質(zhì)量和穿透的時間結構。對于爆炸裝置,Dynetics使用仿真預測碎片尺寸和崩裂過程、碎片的飛離角度和速度。

導彈防御公司使用HyperWorks進行推進彈頭設計縮短研發(fā)時間hypermesh應用技術圖片5

穿甲試驗 - 墻體破裂

結果:前處理僅用了一半時間

David Pugh每周要做15至20次分析,HyperMesh和HyperView幫助他減少了工作時間,還提高了工作效率。“與原先的軟件相比, HyperWorks在前處理上只花了一半時間,而后處理時間也減少了20%。這使我可以以更快的速度得到質(zhì)量更高的模型,進行更嚴格的分析,還可以拓展我的工作范圍。”