计算机仿真加速专业复合材料设计

业务挑战
-及时交付产品并达到性能目标，以避免财务损失

成功关键
-具有复合材料建模功能的FEA预处理器
-行业标准结算器
-本地FEA支持
-在某些情况下，五分钟内就可得到分析结果

结果
-设计得以优化，在尽可能降低成本的同时达到最高的强度
-及早获得样机和生产零件，并降低开发成本
-更有信心打造出符合性能规范的零件
-胜任一筹的服务系列，让RPC在竞争中脱颖而出。

行业
-工业机械和重型装备
-政府机构
-汽车及交通运输
-能源及公共事业
-航空航天及国防
-造船及船舶

客户主要业务
RPC Technologies是一家行业领先供应商，产品包括耐腐蚀结构FRP（玻璃钢）预制件、管道和导管系统、而耐酸高载荷衬垫以及专业符合复合材料产品

业务举措
-新产品开发

解决方案/服务
-Femap
-NX
-NX Nastran

客户位置
Seven Hills, Broadmeadow, and Kooragang Island, New South Wales, Australia, 新南威尔十州
澳大利亚

"我们所有的管道和接头都采用玻璃纤维强化，因此拥有能够进行层压元素建模FEA程序包非常重要。"
Pierre Gouhier

高级项目工程师

RPC Technologies

"NX Nastran 是我们这个地区的行业标准"
Grant Griffin

高级项目工程师

RPC Technologies

"集成NX Nastran 的 Femap对这项工作至关重要。它大大加快了我们获得样机/生产零件的速度，而且让我们有充分的把握确定零件符合性能规范。”"
Mark Harrison

工程经理

RPC Technologies 

从海水到座椅
RPC Technologies 是一家行业领先供应商，产品包括耐腐蚀结构玻璃钢（FRP）预制件、耐酸高载荷衬垫以及专业复合材料产品。RPC 是 Reinforced Plastic Composite（增强塑料复合材料）的缩写，正如名称所指，该公司提供全套玻璃钢和复合材料产品，并可应客户要求提供定制的特殊预制件。其产品应用于诸多行业，包括：国防设备制造和修复、供水和排水、电力、采矿和加工、航空和海运、运输和通信等。其产品种类繁多，包括从大型管道（直径六到十英尺）到列车零部件（如座椅、仪表板和照明系统）等各种产品。



对于未达到既定目标和交付日期要求的情况，RPC签署的合同中通常包含相应的重大处罚条款。在这方面，有两个因素给RPC出了难题。一个是澳大利亚工程师人才短缺，这迫使该公司不得不尽可能提高产品开发流程的效率（其项目的工程工作通常包括设计、分析、验证测试和创建产品工程图）。另一个难题是一些交付时间较长的零件，如列车座椅的铸件之类；一旦出现问题，此类零件可能会导致较长时间的盐池。RPC Technologies 工程经理 Mark Harrison 说：“在制造样机之前，我们必须有足够的把握确定这些设计将不会出问题。”

高品质的软件，高水平的经销商
有限元分析 (FEA) 支持在开发流程早期对设计性能进行仿真，从而帮助RPC解决这些难题。公司采用的FEA 解决方案是Femap® 前处理器和后处理器及 NX™ Nastran 解算器，均来自西门子工业自动化业务部旗下的 Siemens PLM Software。

据RPC的高级项目工程师 Grant Griffin 介绍，之所以放弃其他备选方案而选择该解决方案，除了软件的高品质之外，当地经销商 EnDuraSim 的专业技术知识也是一个原因。 “NX Nastran 是我们这个地区的行业标准。” Griffin 说， “而 Femap 具有出色的复合材料建模功能，这对我们非常重要，因为我们在复合材料方面的工作量非常大。但是我们之所以这样选择，EnDuraSim 的因素也是其中的部分原因。我们非常希望得到本地支持，而我们所考虑的其他方案并不提供这种支持。” Griffin 补充说，他们青睐这个解决方案，还有另外一个原因：“价格优惠。”

设计优化
当前有两个RPC团队使用FEA：工业团队，主要用来进行管道设计；运输团队，用于处理列车座椅之类的复杂设计难题。在管道设计中，分析重点是高压力区域，如接合点等。“我们的所有管道和接头都采用玻璃纤维强化，因此拥有能够进行层压元素建模的FEA程序包非常重要。”负责执行分析的结构/复合材料工程师Pierre Gouhier说，“层压层数载50到100之间。“如果在分析期间，Gouhier确定应该重新调整某些层压层的方向，则可使用Femap的几何建模工具进行此工作，而无需与CAD系统来回切换。

在列车座椅的设计中，FEA能帮助控制重量，从而有助于节约成本。合同中写入了重量规格，未达既定目标可能会受到严重的处罚。例如，在最近的一份合同中，如果实际座椅重量超过规定重量的5%，RPC就将面临数百万美元的商业处罚。

Harrison 解释说：“我们努力优化设计以达到最高的强度和尽可能降低成本，FEA在这项工作中扮演着重要的角色。“即使工程人员数量很少，也可以进行额外的设计迭代，以实现这种设计优化，因为在某些情况下，甚至五分钟内就可以得到压力分析的结果。不过，FEA并不只是用于减轻重量。列车座椅设计非常复杂，因为事实上这些座椅必须能够承受相当大的载荷，如5G纵向载荷、2G垂直载荷、2G侧向载荷，以及“恶意”载荷。座椅还必须能够吸收能量。

集成 NX Nastran 的 Femap 对这项工作至关重要。”Harrison说，：它大大加快了我们获得样机/生产零件的速度，而且让我们有充分的把握确定零件符合性能规范。”通过在定购铸件前验证座椅能否承受所需的载荷，RPC能够避免这些交付时间长的零件引起较长的延迟。

Harrison 指出，虽然越来越多的客户在合同协议中要求提供FEA报告，但是用集成NX Nastran 的 Femap 仍然是一项竞争优势。“这是一个很棒的营销工具。”他说，“而设计优化则是让我们从竞争中脱颖而出的方法。”