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结构轻量化设计软件
HyperSizer是一款起源于NASA兰利研究中心的专业的复合材料和金属材料结构分析及尺寸优化软件。它适用于从初始设计、详细设计到最终分析/认证的产品全生命周期。HyperSizer能自动与Nastran等商用有限元软件相结合,对整机结构进行优化分析,并针对各个部件给出安全裕度报告,能够大大提高工程师的工作效率、减轻工作强度。
 
 
Collier公司第一个获得NASA授权将兰利(Langley)研究中心的科技成果商业化。”“无论对于NASA,还是Collier 公司,这都是具有开创意义的一步。”
 
美国航空航天局(NASA) 新闻稿
 
1996年5月23日
 
HyperSizer已成为美国航空航天局(NASA)和波音公司用于结构分析与优化的专用软件。
 
近些年来,HyperSizer凭借快速分析和优化等功能优势在多项重要航空航天项目中取得了令人瞩目的减重效果(在所应用的航空航天项目中,用户实现了至少减重20%)。
 
主要功能特点
 
 
 分析功能:失效分析种类较齐全,包括:
 
 稳定性分析(局部屈曲、后屈曲、总体屈曲)
 (截面)压损破坏
 变形
 连接校核(胶接,机械连接)
 静强度
 刚度
 夹芯结构失效分析
 
 
 
 优化工具:参数同时优化的板/梁--截面构型、截面尺寸、最佳材料和(复合材料结构)铺层设计(铺层角度百分比、铺层顺序)。
 
 客户化定制:HyperSizer可被其它软件调用,如Excel、Mathcad、Matlab和Model Center软件;HyperSizer提供交互接口,用户可以将自己的程序代码嵌入其中。
 
 
 安全裕度报告:HyperSizer能够自动生成Word、Excel、HTML格式的安全裕度报告。
 
 
 总体-局部-细节设计:HyperSizer适用于设计的各个阶段,从概念设计到最终生成安全裕度报告。
 
 分析方法及公式:HyperSizer提供分析方法及计算公式的PDF文档。
 
 快速计算:HyperSizer对有限元单元、节点和工况的数量是没有限制的,可以快速处理大型有限元模型。
 
 丰富的材料数据库:HyperSizer自带丰富的材料库,包括各种金属、复合材料、蜂窝夹芯、泡沫等的各种属性。支持嵌入客户的材料数据库。基于交互式图形界面设定和修改各种材料数据,同时能够计算出材料的各种工程数据,比如A、B、D 矩阵、应力应变分布、各种失效准则的失效包线等。
 
 工程性:HyperSizer概括总结了航空航天的典型结构,应用工程解析法进行分析计算,并与NASA大量的试验数据验证和确认。HyperSizer将复合材料结构的铺层优化设计流程化,只需按照其提示的步骤,即可实现复合材料铺层优化设计。
 
 
 
产品组成
 
HyperSizer软件包括三个模块:
 
HyperSizer Material Manager(材料库)
 
HyperSizer Non-FEA(Basic基础模块)
 
HyperSizer FEA(Pro高级模块,含HyperFEA)
 
三个模块既独立又结合,其中Basic包含Material Manager的功能,Pro包含Basic的功能,这三个产品可以独立使用,并且都共享并基于同一个完整的内部数据库,HyperFEA仅被Pro调用实现HyperSizer与有限元迭代。
 
Material Manager
 
提供图形化专业的复合材料数据库,使您可以基于Windows 界面设定和修改各种材料数据,同时能够计算出材料的各种工程数据,比如A、B、D 矩阵、应力应变分布、各种失效准则的失效包线等。
 
Non-FEA
 
包含Material Manager 的所有功能,增加了应力分析以及数十种典型的加强筋、夹芯板结构的设计功能,能够根据给定的载荷计算出基本复合材料结构的安全裕度,使您提早发觉设计缺陷。同时具有结构尺寸优化和梁截面的优化功能。
 
FEA
 
能够与有限元软件相结合进行系统级的有限元分析与模型简化。支持的有限元软件包括:MSC/NEI/NX NASTRAN,ABQUS,ANSYS。
 
项目应用
 
近些年,HyperSizer凭借快速分析和复合材料优化等功能优势在国内外多项重要航空航天项目中取得了令人瞩目的减重效果,如高空高速侦察机SR71,波音的JSF,B737RS机翼,B787垂尾,NASA的CCM(复合材料成员舱),ARES V(战神5)航天器的侧护板,庞巴迪在研的learjet85全复合材料公务机、C系列的机翼,格鲁门的全球鹰(Global Hawk)机翼等等,目前正在研制的A350的发动机短舱也是应用HyperSizer进行复合材料结构设计、优化。中国的大型客机C919的复合材料后机身、中央翼、平尾、垂尾也应用HyperSizer进行优化设计。
 
 
其它行业,诸如船舶、风机叶片、高速机车等也应用HyperSizer进行结构优化设计,以满足轻量化要求。
 
 
 
数字化复合材料结构优化设计
 
通过数字化手段,实现(复合材料)结构设计、分析、优化一体化、高效化:
 
 
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