Rolo Bikes 是一家由 Adam Wais 和 Anders Annerstedt 创立的公司，旨在填补针对个人骑手需求定制的超高性能自行车的市场空白。我们面临的挑战是开发一种高性能、超轻量的复合材料自行车车架，该车架具有世界领先的强度和刚度属性，同时将重量保持在绝对最低限度。 Rolo 的设计团队希望优化结构，找到理想的碳纤维布局，不使用任何不必要的材料。然而，该团队缺乏准确分析和优化框架所需的内部计算机辅助工程 (CAE) 专业知识。目标是在重量、刚度和舒适度方面实现世界领先的性能，并开发高效且经济高效的虚拟测试流程来分析未来自行车车架的性能。

拉夫堡大学运动技术研究所 (STI) 是运动工程领域的领先研究小组，面临着生成复杂的人体替代模型来模拟运动影响场景的挑战。这些场景对于运动中个人防护装备 (PPE) 的开发和测试至关重要。人体具有复杂的组织结构和复杂的解剖几何形状，精确复制极其困难。由于需要高质量的网格来很好地描述这些复杂的几何形状，这一挑战进一步加剧。网格的质量显着影响模型的行为，使其成为研究的关键因素。该研究所需要一个能够处理这些复杂性并为其研究提供准确、高质量模型的解决方案。

膝前痛是全膝关节置换术（TKA）手术后的一个重要并发症。无法自由伸展或弯曲膝盖会严重影响患者的日常活动，例如行走、举重和从椅子上站起来。膝关节无法活动是需要进行 TKA 手术修正的最常见迹象之一。本研究的挑战是利用计算分析定量评估髌骨扣厚度对膝关节屈曲/伸展过程中股四头肌腱力变化的影响。力变化的减少与 TKA 手术后膝前疼痛的减轻直接相关。髌骨膝关节组件（一种增加伸展力的机械优势的“纽扣状”元件）在手术过程中尺寸不当被认为是一个关键问题。

浦那工程学院 (CoEP) 认识到需要跟上快速发展的工程创新领域的步伐。该研究所明白，为了保持其全国排名并为学生提供最好的职业机会，它需要使其教育与最新的行业技术保持一致。我们面临的挑战是创造一个让教师和学生都能利用最先进的工程技术来满足当代市场需求的环境。为了实现这一目标，CoEP 建立了 CAE 优化实验室。下一个挑战是确定哪些工具最能满足中心的需求，同时确保实验室的自我维持运行。

F.tech R&D North America 是一家世界级认证的一级国际汽车系统供应商，在报告流程中面临着挑战。该公司利用 HyperView 来调查测试结果，利用数据为改进设计方法的决策提供信息。这些数据通常用于在开发过程中创建报告和演示文稿，使用 HyperView 生成的图像和动画来说明可能需要额外工作的组件的特定区域。然而，导出这些资产是一个高度手动的过程，需要加载结果、定位模型和截取屏幕截图。这非常耗时，并且占用了工程师专注于探索和解释结果的时间。 F.tech 北美研发中心希望找到一种方法使该过程自动化，以减少生成项目报告所需的时间。

英国公司 Re-Loc 开发了一种新产品来加速施工过程。该产品是一个夹子，可安装在混凝土砖的空腔内并固定在钢筋上，将其牢固地固定到位。然而，考虑到单个结构需要大量的夹子，初始设计的制造成本对于大规模生产来说太高了。面临的挑战是减少零件的材料使用和成本，将设计提高到生产水平，并使其尽可能高效。该部件必须足够坚硬，以保持垂直和水平杆相对于空心砌块内表面的位置，允许混凝土浇注在其内部或周围，并在使用过程中承受所有环境因素。

海尔集团作为全球家电和消费电子产品的领导者，其空调面临着重大挑战。尽管以优质产品而闻名，但空调在运输过程中经常损坏，导致成本增加和交货延误。该公司试图通过进行物理跌落测试来增强其空调和包装的结构，使其更能抵抗跌落损坏。然而，这些测试大大增加了研发成本并消耗了大量时间。此外，由于产品与地面的碰撞是瞬时事件，工程师无法轻松观察损坏过程。他们只能看到结果，但看不到发生的几分之一秒内的应变和形状变化。因此，海尔考虑使用过多的包装材料，但包装的整体设计强度不足。

该案例研究围绕威斯康星大学麦迪逊分校工程力学系高年级本科生 Christopher Van Damme 承担的一个高级设计项目展开。该项目涉及同轴旋翼飞行器的设计和分析，特别关注复合材料制造的直升机旋翼叶片。旋翼叶片是直升机的关键部件，提供推力、升力并实现机动。现代直升机使用复合材料制成的旋翼叶片，因其具有出色的强度重量比、损伤容限和疲劳寿命。然而，使用分析方法或降阶模型计算复合材料具有挑战性。因此，范达姆必须应用合适的计算机辅助工程 (CAE) 工具来完成所需的研究，包括转子的静态、模态、频率响应和动态分析。

Prodrive 是一家领先的赛车运动和技术企业，面临着在压缩的时间内优化赛车发动机性能的挑战。主要目标是分析和改善阿斯顿·马丁赛车发动机水套内的流体流动，并快速获得可靠的结果。由于需要解决具有复杂几何形状的模型的多次迭代，该任务变得很复杂，并且这项工作是由相对缺乏经验的用户完成的。由于发动机盖和气缸体内部铸件的空腔，模型的复杂性和细节水平增加了挑战。此外，Prodrive 的仿真能力受到计算机硬件的限制，因此需要一种能够在不增加许可成本的情况下最大化处理能力的解决方案。

Gulplug 是一家法国初创公司，面临着为电动汽车创建创新、自动自插式磁性充电解决方案的挑战。作为施耐德电气集团的子公司，Gulplug 旨在彻底改变当今电动和混合动力汽车所使用的插头和充电技术。然而，作为一家初创公司，他们的资金有限，将大部分预算花在软件上是不可行的。此外，该公司还在寻找仿真工具，通过创建和分析虚拟模型来预测和提高系统性能。我们面临的挑战不仅是开发新的充电解决方案，而且还要以经济高效的方式实现这一目标，同时又不影响产品的质量和效率。

F.tech R&D North America 是一家一级汽车系统供应商，在通过网格划分和不同类型的焊接创建自动化来标准化其模型构建流程方面面临着挑战。车辆设计和开发的复杂性，包括原型成本、安全标准合规性和排放，给工程师带来了许多挑战。 F.tech 北美研发中心的计算机辅助工程 (CAE) 团队正在努力应对与焊接创建的模型构建和几何准备相关的繁琐任务。显然，我们需要一种能够简化这些流程、消除人为错误、提高分析数据的准确性并节省宝贵的开发时间的解决方案。

航空航天业不断寻求减少质量和燃料消耗的方法，而增材制造或 3D 打印在这方面提供了巨大的潜力。然而，该技术在航空领域相对较新，并且面临认证和资格问题。此外，3D 打印机的尺寸限制了其在较大部件（例如飞机门）上的使用。面临的挑战是结合增材制造和铸造方法来设计飞机检修门。由于其尺寸和复杂性，该门为通过一次性生产方法降低成本提供了一个有希望的机会。然而，门太大，无法使用直接金属激光烧结 (DMLS)，它是由 AS7G06 铝制成的，这种铝尚未在使用 DMLS 的航空领域获得资格，并且它的蒙皮非常薄，尺寸和几何公差非常严格。

Mabe 是一家总部位于墨西哥的国际家电公司，面临着通过模拟子系统交互来提高洗衣机性能的挑战。该公司的目标是提高洗衣机的容量和转速，同时降低每立方英尺的成本。他们还寻求改善机器的能源和水因素，并缩短产品开发周期时间。 Mabe 自 2006 年以来一直使用 Altair 技术进行结构分析以及冲击和跌落测试模拟。然而，他们从 Altair 的多学科方法中看到了增加价值的机会，并旨在利用不断提高的保真度和范围的模拟带来的好处。

扎哈·哈迪德建筑事务所是一家成立于1979年的设计工作室，始终走在创新的前沿，采用理论指导、系统知识生成和协作设计。该公司的计算和设计研究小组 (co|de) 成立于 2007 年，旨在开发早期设计方法，以便能够在数字设计和提供的广阔的建筑可能性中直接搜索物理上、经济上和人体工程学上可行的解决方案。施工方法。在 2015 年迈阿密设计展上，扎哈·哈迪德 co|de 团队受委托打造一座集计算设计、轻量化工程和精密制造于一体的现代餐饮馆。我们面临的挑战是创造一个独特的就餐环境，即 Volu Pavilion，该环境具有令人惊叹的视觉效果、成本效益，并采用先进的设计和制造技术。

2016 年，扎哈·哈迪德建筑事务所及其计算与设计研究小组 (Zaha Hadid co|de) 寻求探索 3D 打印和拓扑优化在其项目中的潜力。他们与著名的 3D 打印公司 Stratasys 合作，对 3D 打印椅子的设计和制造进行了研究。面临的挑战是优化并确保其设计的可行性。该团队的目标是将先进的优化技术集成到他们的工作流程中，这需要一套用于计算机辅助工程的软件套件。目标是使复杂的形状变得可行并推动建筑过程的创新。扎哈·哈迪德的设计工作室成立于1979年，是世界上最具创新性的建筑工作室之一，也是创新设计的早期先驱。公司的计算和设计研究小组（co|de）研究新的设计和施工方法来解决建筑问题，探索各种模拟和设计技术以及软件。

Mahindra & Mahindra 是全球运输行业的先驱，在管理和分析多个 IT 系统生成的大量数据方面面临着重大挑战。这些系统包括企业资源规划 (ERP)、客户关系管理 (CRM)、产品生命周期管理 (PLM)、系统、应用程序和产品 (SAP) 以及工具数据管理 (TDM)，是该公司汽车、航空航天领域不可或缺的一部分和农业综合企业经营。每个系统在整个产品生命周期中都会生成特定的数据，需要收集和分析以促进关键决策。面临的挑战是创建一个标准化的决策支持系统，该系统可以整合来自多个来源的数据，并在正确的时间向正确的人提供正确的信息。该公司需要一种解决方案，能够将所有这些系统互连起来，形成一个正常运行的父系统，从而实现产品和制造工程、成本和遗留系统之间的协作。

芬兰技术研究中心 (VTT) 的任务是根据增材制造要求优化和设计阀箱。该项目是探索芬兰增材制造可行性的更大计划的一部分。该阀块由芬兰液压缸产品制造商 Nurmi Cylinders 提供。目标是展示专门针对增材制造的设计必须是什么样子，才能充分受益于制造方法。目标是减小阀块的尺寸和所需材料的数量，并优化和改进阀块的内部通道，为客户生产更好的组件。然而，并非每个组件或产品都适合 3D 打印，具体取决于其尺寸、形式和设计以及所需的数量。阀块非常适合 3D 打印，并且在增材制造时在重量、性能和设计自由度方面具有很大的改进潜力。

Duratec 是一家以其创新的手工自行车车架而闻名的捷克公司，它面临着开发和优化轻质复合材料赛车车架的挑战。主要目标是通过最小化质量同时保持或增加刚度和强度来创建世界一流的性能自行车车架。自行车车架是可靠自行车的支柱，必须采用高强度、高模块化纤维和最好的树脂层压而成。由于需要遵守欧洲标准 EN 14781（该标准规定了性能和安全措施要求），这一挑战变得更加复杂。 Altair 在捷克共和国的渠道合作伙伴 Advanced Engineering 的计算机辅助工程 (CAE) 部门必须优化层堆叠和满足所有结构目标所需的层数。

施耐德电气是电力管理和自动化系统领域的全球领导者，当他们在其未涉足的地区发现断路器业务的新市场机会时，他们面临着挑战。面临的挑战是调整断路器自动重合器的现有标准设计，以便在不同的操作条件下使用，包括不同的电压水平和类型（直流而不是交流）以及不同的温度。该产品变体必须满足全新的规格，而且机会之窗很短，需要在短短四个月内开发出可行的产品。由于需要保持施耐德电气的高产品标准、卓越的客户满意度以及提供高可靠性产品的卓越企业声誉，这一挑战进一步加剧。

Griip 是一家以色列赛车运动公司，旨在在以色列和全球一级方程式赛车场之外普及赛车运动。该公司设计了一款新型、快速、专业的赛车 G1，它将赛车效率与具有竞争力的购买价格和较低的运行成本结合在一起。然而，挑战在于创造一辆既坚固又轻的赛车。汽车的所有部件都需要针对负载、压力、重量和耐久性进行优化。该公司还希望减少开发时间和获得最终产品和每个组件之前所需的多次迭代。另一个挑战是为赛车迷创造一种新的、令人兴奋的观看体验。

Zodiac Seats France（ZSFR - 现在的 Safran Seats）是一家高档乘客座椅供应商，旨在提高飞机座椅的舒适度。我们面临的挑战是开发一种新型飞机座椅，以显着提高乘客的舒适度。飞机座椅的开发涉及人体工程学、机舱布局和生态设计等几个关键因素。 ZSFR 还希望考虑环境问题，并将生态设计和轻量化置于其产品开发计划的首要位置。较轻的座椅有助于减少飞机的燃油消耗，并且座椅主要使用可回收材料生产。该公司主要关心的是优化飞机乘客的舒适度。飞机座椅市场竞争激烈，必须尽快将新的高品质座椅推向市场。为了评估座椅的人体工程学质量，工程师需要一种工具来模拟所有生物力学不适源，例如就座乘客的大腿内侧软组织受压等因素。

位于安大略省伦敦的罗斯麦克法兰手和上肢中心 (HULC) 在评估骨应力的生物力学方面面临着重大挑战。该中心在 Louis Ferreira 博士的指导下，使用高分辨率扫描仪进行 CT 扫描的人体骨骼标本。这个过程保留了大部分内部骨小梁的微观结构几何形状。然而，挑战在于，实验模型的许多测量要么是禁止的，要么不可能直接在样本上进行测量。这对于肩关节炎患者尤其重要，他们通常通过用植入物替换患病关节进行手术治疗。该中心需要一种方法来模拟不同植入物类型如何影响骨应力，从而影响手术的寿命。

Serapid 是一家设计重载传输系统的公司，经常使用供应商提供的零件虚拟几何形状。这些安装在平台上的部件基本上是空心固体。虽然这些假人对于 Serapid 正确调整平台尺寸和定位部件至关重要，但它们在模拟完整结构时构成了挑战。该公司需要向结构加载已安装设备的重量，这个过程可能既耗时又复杂。每个零件的重量都施加在其重心 (COG) 上，这是一个远程负载施加点。这意味着需要评估每个部件的 COG，并在平台上创建需要创建远程负载的位置。当安装许多设备时，此过程可能特别具有挑战性且耗时。

Sharda Motor Industries Limited (SMIL) 是排气系统和其他汽车零部件制造领域的市场领导者，面临着减少产品设计和开发周期时间、工作量和成本的挑战。该公司旨在通过在排气组件和系统的开发中使用模拟、自动化和优化技术为客户提供创新产品。面临的挑战是在给定时间范围内高精度评估排气系统组件的耐用性。他们预计将进行有限元分析并解释典型排气系统组件的结果。他们还必须考虑耐久性载荷，例如发动机振动载荷和试验场道路载荷。需要分析与排气系统部件相关的其他耐久性问题，例如消音器管道系统、支架和吊架设计。

Imperial Auto 是流体传动产品 (FTP) 的领先制造商，在产品设计和开发过程中面临着重大挑战。该公司向世界上一些最知名的发动机、汽车、非公路和农业设备原始设备制造商供应零部件，该公司发现在设计流程中进行创新至关重要，特别是在流体传输管道的制造方面。该公司一直在努力优化流体流动并最大限度地减少流体损失。他们还需要一个安全、可预测且经过确认的流程，以便在创新工作中产生准确的结果。他们面临的主要挑战之一是装配部件的设计和制造，他们必须检查“O”形环泄漏是否能够承受所需的 3 kg/cm2 气压。该团队必须构建多个原型来确认“O”形环泄漏，这一过程不可靠且耗时。

INTECH DMLS 是印度金属 DMLS 3D 打印领域的领导者，面临着减轻卫星上相机支架重量的挑战。该公司需要一次就获得正确的重量，从而消除原型迭代的需要。这是一个独特的挑战，因为该公司没有犯错误和迭代的奢侈。该团队必须专注于产品设计优化、分析、机械完整性、传热和其他标准，同时开发仿生、动态和蜂窝结构并对其产品进行轻量化分析。相机支架必须重量轻，但仍能承受预定的负载并有助于卫星的平稳运行。客户还希望支架具有特定的重量（不太轻也不太重）并且足够坚固以承受动态负载。

Pranav Vikas (India) Private Limited (PVL) 是印度领先的热交换器制造商，在制造过程中面临着多项挑战。快速变化的汽车市场和客户要求需要使用轻质材料来制造部件，以保持紧凑的产品尺寸。这需要对每种新材料进行彻底的测试和实施以优化产品，推动团队创新和开发新的制造工艺和工程技术。此外，PVL 还必须解决现有产品的保修问题。最近的项目面临两个明显的挑战：运行了五年的型号的垫板接头上的油冷却器故障，以及需要对热交换器产品的入口/出口管道进行设计检修需要减轻重量而不引起保修故障问题。

Pragati Engineering 是印度一家领先的冲压模具设计和制造公司，在产品开发过程中面临着重大挑战。该公司正在努力解决其一款产品在制造过程中出现裂纹和皱纹的问题。该团队使用的传统试错方法无法预测这些事件的发生。这种方法迫使团队手动纠正模具并重建新工具，导致计划外的迭代和物理模具试模。这不仅大大增加了产品开发时间和成本，而且还影响了交付时间表。此外，由于这种传统方法，产品质量和输出精度受到影响。

Andron Handling Ltd. 是一家专门从事定制机械设备设计的英国公司，正在为一家大型汽车供应商开发定制处理程序。该装卸机设计用于在狭小的空间限制内将轮组从输送机系统转移到交货托盘上。气动夹紧系统用于一次夹紧最多四个车轮，允许车轮在夹紧时旋转。面临的挑战是评估焊接结构和垂直夹紧臂在提升和夹紧负载方面的强度。在之前的此类分析中，Andron 会从模型中拆下车轮，并在每个夹臂的底部施加反作用力。然而，对于这个项目，他们需要一种不同的方法，这是以前的 FEA 工具集无法实现的。

Integrated Design and Engineering Solutions (IDES) 是一家总部位于墨尔本的工程产品开发和系统集成公司，接到澳大利亚国防组织 (ADO) 的一项具有挑战性的任务。该项目被称为 LAND 121 第 3A 阶段，涉及为澳大利亚陆军采购约 2,200 辆梅赛德斯-奔驰 G-Wagon 轻型卡车。这些车辆的其中一种变体旨在用作监视和侦察（S＆R）车辆。 IDES 团队需要为该车辆设计一个模块，以便在车辆侧翻时为后方观察者提供足够的保护。该团队决定以管状防滚架结构的形式建造车辆防翻滚保护结构（ROPS）。然而，开发这种结构的传统方法涉及迭代物理测试，对于项目时间紧迫的情况来说，被认为过于耗时、费力和成本密集。