Внедрение Simcenter позволило ведущему мировому производителю автомобилевозов сократить сроки создания расчетных САЕ-моделей на 60%

Пример внедрения: Lohr

Компания Lohr специализируется на проектировании и производстве грузового и пассажирского транспорта. Она является мировым лидером в области средств перевозки автомобилей, включая автомобилевозы, полуприцепы, железнодорожные вагоны и электромеханические системы. Lohr — глобальная компания, в которой работает свыше 2000 человек на восьми заводах, расположенных на трех континентах. Более 120 инженеров и технологов трудятся в центре исследований и разработок в Страсбурге.

Сохранение ведущих позиций

Lohr занимается проектированием, производством и маркетингом оборудования для перевозок транспортных средств более 40 лет. Компания уделяет основное внимание повышению безопасности и улучшению эргономики, а выпускаемые изделия модернизируются по мере развития конструкции перевозимых машин. Компания Lohr предлагает широкий спектр автомобилевозов высочайшего качества, отвечающих всем нормативам и обеспечивающих оптимальную эксплуатацию.

С целью сохранения лидирующих позиций компания применяет самые современные инновационные технологии, отвечающие сегодняшним потребностям логистики транспортных средств. К таким технологиям относится система моделирования Simcenter™ 3D, а также LMS Samtech Samcef™ для проведения линейных и сложных нелинейных расчетов. Оба решения разработаны компанией Siemens PLM Software.

«Автомобилевозы и железнодорожные полуприцепы обладают явными конкурентными преимуществами в плане соответствия экологическим стандартам», — отмечает Дидье Тюрлье (Didier Turlier), руководитель отдела прочностных расчетов компании Lohr. «Для сохранения этого преимущества компания Lohr постоянно инвестирует в разработку новых транспортных систем. При реализации такого подхода мы полагаемся на современные и точные средства численного моделирования, в том числе — на LMS Samtech Samcef и Simcenter 3D».

Углубленный анализ конструкции

Изделия компании Lohr предназначены для перевозки тяжелых транспортных средств. Поэтому они подвергаются высоким статическим и усталостным нагрузкам. Узлы из листового металла соединяются болтами и сваркой. Традиционные методы не справляются с расчетом прочности таких конструкций. Высокая сложность изделий требует применения средств численного моделирования при решении задач расчета прочности. Целью компании Lohr является устранение возможных проблем с прочностью, обеспечение необходимой надежности изделий и сокращение расходов на гарантийное обслуживание продукции.

Инженеры компании Lohr создают точные твердотельные модели конструкций в Simcenter 3D. Одна из сложных задач — оптимизация сварных швов и крепежа, чувствительных к усталостным нагрузкам. В случае сварных швов инженеры должны проводить статические прочностные расчеты, а также расчеты усталостной прочности границы и корня шва. В случае болтовых соединений следует учитывать трение в месте контакта, плоскость скольжения и фактическую прочность, выявляемую при натурных испытаниях узла.

Расчет методом конечных элементов (МКЭ) позволяет моделировать статические и усталостные нагрузки на болтовые соединения и непрерывные стальные швы. В компании Lohr применяется семейство решателей LMS Samtech Samcef, предназначенное для линейных и сложных нелинейных расчетов. «Чтобы лучше понять поведение конструкции под нагрузкой, мы используем систему LMS Samtech Samcef, выбранную благодаря надежности выполнения нелинейных расчетов, а также отличной работе технической поддержки», — рассказывает Тюрлье.

Решатели способны выполнять расчет моделей крупных конструкций. Они точно определяют усталостные характеристики в наиболее нагруженных местах. Ассоциативная связь между созданной в системе Simcenter 3D геометрической моделью и конечноэлементной расчетной моделью позволяет быстро и удобно оценивать различные варианты проектных решений.

Инвестиции в создание нового процесса разработки изделий

В компании Lohr применяется специализированный постпроцессор, созданный при помощи интерфейса программирования приложений (API) NX Open. Используя API-интерфейс, компания разработала свою собственную программу, при помощи которой файлы с результатами расчетов в системе LMS Samtech Samcef непосредственно обрабатываются стандартными функциями постпроцессирования, предусмотренными в Simcenter 3D. Это позволило компании Lohr внедрить процесс конструирования и расчетов, эффективно объединяющий различные программные решения.

«Объединение конечноэлементного решателя LMS Samtech Samcef с его расширенными функциями нелинейного анализа и широких возможностей пре- и постпроцессирования системы Simcenter 3D привело к созданию лучшего в своем классе решения для численного моделирования, — говорит Тюрлье. - В условиях роста потребности в точных расчетах такая интегрированная CAD/CAE-среда существенно повышает эффективность работы».

Сокращение сроков расчетов в CAE-системе

Интеграция процессов конструирования и проведения расчетов помогла компании Lohr достичь поставленной цели — выводить на рынок высококачественные изделия с низкой себестоимостью. «Основное конкурентное преимущество Simcenter 3D — глубокая ассоциативная связь межу CAD- и CAE-моделями. Благодаря этому CAE-модели создаются автоматически на основе CAD-моделей, — рассказывает Тюрлье. - Мы смогли резко улучшить методику работы на основе интеграции применяемых при разработке изделий средств конструирования и проведения расчетов. Сроки подготовки CAE-моделей сократились на 60%».

Maintaining a leadership position

The design, manufacture and marketing of equipment for vehicle transportation have been essential activities at Lohr for more than 40 years. Lohr’s major concerns include improving safety and ergonomics, while delivering products that accommodate the constant evolution of the vehicles carried by their customers. To serve this market, Lohr offers a broad range of car-carriers of the highest quality, enabling transporters to optimize service with flexibility that complies with all regulations.

To maintain its leadership position, the company relies on innovative, state-of-theart technologies to meet the needs of modern car logistics. These include Simcenter™ 3D software for detailed modeling and Simcenter Samcef™ software for linear and advanced nonlinear analysis. Both solutions are from Siemens Digital Industries Software.

“Car-carrier and semi-trailer rail are a competitive advantage for complying with regulations in terms of green energy,” says Didier Turlier, structural analysis manager at Lohr. “To keep this advantage, Lohr is continuously investing in new transportation system development. To sustain this approach, we rely on advanced and accurate simulation tools, including Simcenter Samcef and Simcenter 3D.”

Gaining deeper insight

Lohr’s products include heavy vehicle structures that are subject to static and fatigue loads. These are assemblies of sheet metal components joined by bolt fasteners and welds, which challenge the traditional strength analysis approach. Using simulation for structural analysis is a necessity due to design complexity. Lohr’s objective is to solve structural issues, ensure product strength and reduce warranty costs.

Detailed models of the vehicle structures are created by Lohr’s engineers using the solid modeling capabilities of Simcenter 3D. One challenge is the definition of optimized welds and fasteners, which are fatigue-sensitive. For welds, engineers must take into account weld static calculations and weld toe and root fatigue. For bolted assemblies, engineers must consider such factors as contact with friction, the sliding plan and the validation of technical strength based on physical tests of the structure.

Finite element analysis (FEA) is required to simulate static and fatigue loads for bolted assemblies and continuous welds. Lohr uses the Simcenter Samcef solver family to perform linear and advanced non-linear analysis. “To gain better insight of the structure behavior, we are using Simcenter Samcef for the reliability of its non-linear analyses and for the quality of the support team,” says Turlier.

The solvers enable large structure analysis of detailed models, and provide accurate fatigue results in critical locations. Associativity between the Simcenter 3D model and the finite element model enables faster and easier evaluation of design variations.

Investing in new development process

Lohr is using a dedicated postprocessing tool that was developed using the NX Open application programming interface (API). The company used the API to build a custom program in which the results files obtained using Simcenter Samcef could be used directly by the standard postprocessing functions of Simcenter 3D. With the custom program, Lohr implemented an efficient design and analysis process that effectively integrates the software.

“The combination of the Simcenter Samcef finite element solver, with its advanced nonlinear features, and the comprehensive pre- and postprocessing solution of Simcenter 3D, is a best-in-class simulation tool,” says Turlier. “With more and more requests for detailed analysis, this integrated CAD and CAE environment increases efficiency.”

Reducing CAE modeling time

Integrated design and simulation is helping Lohr achieve its objective to bring higher-quality products to market at lower costs. “The key differentiator of Simcenter 3D is the strong CAD to CAE associativity, which allows automatic CAE model generation based on the CAD model,” says Turlier. “We can realize a huge improvement of our work methodology thanks to the integration of the design and simulation tools in our development process, allowing up to 60 percent reduction in time for CAE model preparation.”