特斯拉汽车公司是一家备受瞩目的电动汽车制造商，正在寻求优化其开发周期的方法，以加快高质量汽车的生产。一个重大挑战是准备有限元分析 (FEA) 模型的过程非常耗时，尤其是 CAE 模型的连接器部分。例如，Model S 轿车有 300 多个不同的固定件和 6,000 多个焊接点，包括焊缝、螺栓、铆钉、粘合剂和 MIG 焊缝。最费力的任务是在 CAD 模型中重新创建这些连接器，这可能需要几天的时间。该过程不仅效率低下，而且容易出错，因为 CAD 文件中缺乏有关所用连接器类型、机械性能及其所用面板的详细信息，因此存在忽视 MIG 焊接或粘合剂的风险。连接。

2008年，PWO德国公司承担了开发和生产用于新车仪表板的新型钢制汽车横梁（CCB）的任务。面临的挑战是根据 CAD 模型、设计空间定义和客户提供的其他预定义标准来开发该组件。该组件必须满足与模态分析和动态载荷相关的各种规格，这些规格由组件的预期用途决定。例如，当连接到方向盘时，横梁的特征频率不能超过某个预设值，以避免在特定速度下车辆内出现不期望的振动。其他规格与碰撞和车辆安全有关。面临的挑战是满足这些经常相互冲突的规范，同时及时且经济高效地开发组件。

Assa Ashuach Studio 是一家总部位于伦敦的工业研究和产品设计咨询公司，面临着设计一款既轻便又经济的凳子的挑战。凳子需要定制以支撑 120 公斤的重量。面临的挑战是确定可以从设计空间中去除多少材料，同时仍然支撑这个重量并实现独特的设计。设计和制造过程必须高效，减少材料浪费和成本，同时又不影响产品质量。该工作室还有兴趣探索新的设计和生产方法，以实现独特的形式和美学品质。

位于密西西比州杰克逊的伊顿航空航天集团液压系统部门负责为世界上许多军用和商用飞机设计液压部件和系统。该部门对其许多设计进行虚拟测试，包括应力分析、计算流体动力学以及液压泵、执行器、电机和相关组件的动态仿真。然而，该部门在提高网格划分效率方面面临着重大挑战。 2002 年之前，分析小组使用求解器中内置的流程来处理有限元模型。该过程不是为有限元分析而设计的，并且通常无法提供处理复杂液压部件时所需的质量网格。对复杂的液压元件几何形状进行网格划分需要大量的精力和时间，使得该过程效率低下且繁琐。

杜伦大学电动赛车运动 (DUEM) 团队由一群本科生和研究生组成，他们面临着减轻学生方程式赛车重量并提高其性能的挑战。该团队参加由机械工程学院 (IMechE) 每年在英国银石一级方程式赛道举办的竞争激烈的学生方程式比赛。比赛要求参赛队伍展示其技术、工程、设计和制造技能，反映行业的变化和需求，同时考虑商业赛车的新发展。 DUEM 团队旨在应用最新的减重技术，通过针对多种负载情况优化直立设计，打造更快、更高效的汽车。直立设计的优化是一项复杂的挑战，需要针对多种负载情况进行设计，包括碰撞、转弯、制动和加速负载。对于许多载荷工况，通过在每次迭代中去除低应力区域来进行设计迭代的传统方法非常耗时，而且最终的解决方案不一定是结构上最有效的。

世界级汽车制造商标致雪铁龙在发动机部件（特别是排气歧管）的开发方面面临着重大挑战。排气歧管的设计对于内燃机的最佳性能至关重要，并且必须能够承受恶劣的运行条件。 PSA 进行复杂的热机械计算以确定排气歧管的使用寿命。根据这些计算，可以得出设计变更并向组件供应商提出建议。然而，供应商经常发现很难正确解释 PSA CAE 工程师建议的设计改进。此外，此类设计变更的完整评估周期大约需要三周时间，不能保证它代表了该时间后的最终设计状态。这导致在给定的开发时间内只能进行少量的设计更改和评估，从而使歧管的设计成为发动机开发中的关键任务。 PSA 需要改变整体开发工作流程，使其更快，并能够同时评估更多设计变体。

航空母舰联盟 (ACA) 在海军舰艇项目的概念和初步设计阶段面临重大挑战。设计人员经常需要使用有关船舶主要结构设计驱动因素的有限数据。这通常会导致很大程度上主观的设计方法，这可能会导致效率低下，甚至从一开始就锁定结构问题。为了纠正任何问题，最终产品可能会增加材料使用、重量和不必要的复杂性，以及高昂的设计和制造成本。 ACA 试图在海军舰艇设计的独特要求下评估仿真驱动设计的潜力。

奥地利联邦铁路货运部门 ÖBB 铁路货运集团 (ÖBB RCG) 面临着在复杂的物流行业保持竞争力的挑战。货车需求旺盛，满足客户需求是首要任务。该公司需要投资一支现代化的货车和机车车队。更轻、更灵活货车的趋势促使 ÖBB RCG 致力于开发一种新的、更轻、更灵活的货车系统。他们想要遵循的设计原则是重量优化、生产和维护的标准化和模块化以及高强度建筑钢材的使用。为了实现这个项目，ÖBB RCG 与两个主要合作伙伴合作——全球领先的技术和资本货物集团奥钢联和铁路系统解决方案提供商 PJM。

CIKONI 是一家总部位于德国斯图加特的专注于创新的工程公司，面临着为 IV 型复合压力容器 (CPV) 创建集成数字设计工作流程的挑战。该公司的目标是为 CPV 开发全面的数字设计流程和工作流程，特别是车辆中使用的最先进的 IV 型聚合物衬里、碳纤维包裹容器，并减少广泛、昂贵的物理测试的需要。复合材料压力容器的设计面临三重挑战：复杂的材料行为、多种成分以及快速获得结果的需要。为了进行精确的模拟，需要充分考虑灯丝缠绕路径、材料各向异性和非线性损伤进展。此外，还需要对每种材料和工艺修改进行昂贵的测试。最后，需要简单的建模和高效的计算来降低仿真成本。

研究设计和标准组织 (RDSO) 的任务是将印度铁路打造成南亚和非洲市场柴油机车的真正供应商。我们面临的挑战是开发一款满足性能、可靠性、燃油经济性、耐撞性和操作员舒适度要求的内燃机车。机车需要在恶劣条件下经济、安全地运行数十年，并尽量减少停机时间。经受重复疲劳循环的部件的耐用性是一个主要问题，大多数装置在运行的前六年中行驶了超过 100 万英里，使用寿命接近 30 年。预计一些主要部件在二手设备市场上的使用寿命将超过 50 年。由于在如此大型、复杂的机器上运行物理测试需要大量的时间和成本因素，因此在缩短开发周期的同时实现这些目标尤其具有挑战性。 RDSO从1990年开始就使用仿真工具，但由于计算机和软件的限制，预处理时间太长。

Bental Motion Systems 是 Gevasol 集团的成员，自 1983 年以来一直为国防、航空航天和半导体等要求严苛的行业设计和制造先进的动力和运动系统。该公司生产各种最终应用，包括电机、交流发电机和电气设备。刹车。为了满足日益增长的需求，Bental 不断提高其在开发、分析和设计、测试以及质量保证方面的内部能力。然而，该公司面临着加速电机设计同时快速响应客户特定要求的挑战。研发团队需要扩展 Altair 软件套件的使用范围，以涵盖更多物理场，并根据项目阶段获得方法的灵活性。

Crimson Racing 是阿拉巴马大学的 Formula SAE 车队，近二十年来一直参加美国各地的 Formula SAE 赛事。尽管有着悠久的历史，但该车队最成功的几年是过去五年，这要归功于对赛车每个部件的理解和论证。该团队取得了重大进步，车辆重量减轻了近 200 磅，并从常年排名第 90 的队伍跃升至 2017 年前 20 的队伍。然而，他们设定了一个雄心勃勃的目标，要在 FSAE 密歇根州进入前 10 名，这需要击败了世界上许多最好的球队。为了实现这一目标，他们决定在车辆上添加前翼和后翼。这一变化虽然对空气动力学意义重大，但也影响了车辆的结构，增加了负载，提高了重心，并增加了动力总成系统必须克服的阻力。悬架团队必须重新验证每个承载悬架部件，以确保满足足够的强度和刚度要求，这在分析三维运动的零件时是一项复杂的任务。

三星印度研发中心 - 班加罗尔 (SRI-B) 是三星电子在韩国以外最大的研发中心，在移动设备行业面临着重大挑战。该行业竞争激烈，各公司不断被迫创新其硬件设计。设计周期越来越短，成本利润越来越窄，导致人们更加重视使用计算机模拟的虚拟测试。传统上，分析师会使用有限元分析 (FEA) 迭代设计，直到得出可行的解决方案。然而，由于手动探索完整设计空间的局限性，所获得的解决方案并不总是最优的。确定移动设备可靠性的关键测试之一是跌落测试，该测试通常会暴露外壳设计的弱点。

Empire Cycles 与雷尼绍合作，旨在设计和制造世界上第一个金属 3D 打印自行车车架。我们面临的挑战是利用增材制造的自由度来制造不仅具有创新性，而且在重量和强度方面超越现有标准的自行车车架。 Empire Cycles 的 Chris Williams 多年来一直在生产中使用增材制造组件，但希望有机会在完整的自行车产品上进行测试。雷尼绍团队认为自行车的标准简单部件（如座杆）最适合增材制造和减轻重量，因为这是一个已知的实体，并且足够简单，可以进行验证和测试。

CLAAS 是一家领先的农业机械制造商，面临着降低收割机滚刀轮毂组件系统的生产和维修成本的挑战。现有系统虽然成功且经过现场验证，但仍被确定为重新设计的候选系统，以提高盈利能力和客户满意度。重新设计的主要目标是在不影响现有组件设计刚性的情况下，使单个卷轴轮毂更易于更换，从而提高可维护性。现有设计有许多焊接搭接接头，可提供增强的刚度，这是新设计中保持的关键因素。面临的挑战是找到一种独特的加固珠图案，在使用相同的材料和包装封套的情况下满足重新设计的目标。

Tallent Automotive Ltd 是创新底盘结构和悬架系统的领先设计者、开发商和制造商，面临着重大挑战。该公司向宝马、福特、通用、本田、捷豹、路虎、日产、保时捷、雷诺、萨博和大众等主要汽车制造商供货。随着对轻质、节能车辆的需求不断增长，Tallent Automotive 需要一种更加自动化的方法来生产最小质量的钣金底盘部件。新方法必须考虑性能目标和制造限制。传统的 CAD 设计流程以及 CAE 验证的效率不足以满足这些需求。

CEVA 是无线连接和智能传感技术的领先许可商，在管理工程资源和加快 VLSI 开发流程方面面临着重大挑战。作为一家 IP 设计和许可公司，CEVA 最关键的指标是上市时间和工程效率。面临的挑战是让工程团队像没有任何限制一样工作，从而能够轻松访问硬件计算服务器、EDA 许可证和自动化设计流程，而不会超出项目的研发预算。 CEVA 团队为其 VLSI 工作流程选择了 Altair Accelerator™ 作业调度程序来应对这一挑战。

三星SDI是高科技和环保电池行业的全球领导者，在向电子材料业务转型时面临着多项挑战。该公司必须从数字显示控制电路转向电池控制电路，因此需要采用新的电子设计方法和相关印刷电路板 (PCB) 制造技术。现有产品和新产品都需要一个强大的 PCB 设计审查和验证解决方案。此外，在收购了汽车电池组业务的重要参与者后，三星 SDI 需要一种能够建立和部署 PCB 设计审查和验证的解决方案，其中设计规则和用户环境得到集中管理。

Annapurna Labs 是一家被 Amazon Web Services (AWS) 收购的无晶圆厂芯片初创公司，在管理专用 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 实例上的工作负载方面面临着挑战。团队有时可以通过手动添加新的按需实例来进行扩展，但该过程不是自动化的，从而导致效率低下、忘记未使用的计算资源以及扩展不足或扩展过多。作为一家芯片设计公司，上市时间和工程效率是他们的关键指标。该团队需要一种解决方案，可以增加结构和效率以扩展 AWS 计算资源，缩短获得结果的时间，并将开发模型更改为持续集成。

TEAMTAO 是纽卡斯尔大学、SMD（土壤机械动力学有限公司）和 UK Research and Innovation 的合作项目，参加了壳牌海洋探索竞赛，这是一项利用自主海底无人机推进深海勘探的全球挑战。目标是开发水下机器人，能够在 24 小时内完整绘制 4 公里深度 500 平方公里的海底地图，无需人工干预。 TEAMTAO 的独特理念是开发一群相互通信并共享信息的设备。紧凑型自主平台由 BEM（深海远航模块）、一群垂直游泳的 AUV 和水面舰艇组成。它还拥有一艘“自动售货机”式自主水面双体船，负责 BEM 的水平运输、数据处理、通信和充电。面临的挑战是在不危及原型的情况下在一系列不同的场景中深入测试设备。

钣金冲压是汽车制造业的关键工艺，需要使用各种工具、模具和工艺组合来制造各种零部件。传统上，确定特定零件设计的最佳冲压工艺是一项劳动密集型且耗时的任务，严重依赖冲压工程师的知识和技能水平。福特墨西哥公司试图通过记录五年内成功的金属冲压生产运行来解决这个问题。目标是获取内部领域知识和最佳实践，以加快为未来生产运行选择最佳冲压工艺。这将提高工厂效率和零件质量，减少废料，并能够快速培训新人员。然而，挑战在于不断增长的设计复杂性、非常规材料类型以及众多的工艺组合，即使是最有经验的工艺工程师也可能面临挑战，因此需要劳动力和材料密集的试错验证过程。

Universal Corrugated BV (UC) 联系专业独立工程服务提供商 Vierhout Engineering (VE) 来分析和模拟其一台机器。该机器非常复杂，VE 意识到传统的有限元分析 (FEA) 可能不足以满足该项目。传统的有限元分析过程需要大量的努力和专业知识来准备分析模型，特别是几何简化和网格划分。机器的复杂性意味着必须简化和划分每个组件或系统以进行分析，这是一个耗时的过程，通常会达到所用计算机的硬件限制。大型结构框架还必须使用简化的梁和板单元进行分析，这是一个繁琐、容易出错且耗时的过程。

法雷奥是一家领先的汽车供应商，面临着涵盖玻璃纤维聚合物复合材料零件模型准备的广泛模拟任务的挑战。该公司专注于轻量化设计，主要目标是减少二氧化碳排放并提高燃油消耗。典型的开发过程包括模型生成和准备、实际求解、后处理和结果解释。然而，由于二氧化碳排放的监管要求以及汽车行业对更高燃油效率的整体需求，在汽车零部件开发过程中考虑轻量化问题变得越来越重要。这种轻量化设计的推动力需要车辆采用新的、更轻的材料。面临的挑战是使这些流程尽可能高效，同时保持较低的软件投资。为了持续改进，法雷奥每年都会验证其开发流程，始终寻找额外的高效工具来处理开发流程中涉及的模拟。

VR Steel 是一家设计、建造和维修装配式采矿设备附件的公司，面临着针对全球各种介质和采矿条件优化拉铲铲斗性能和生产率的挑战。他们需要开发一种新的、优化的铲斗设计，以平衡效率、容量、耐用性和预计的运营和维护成本。该公司希望简化设计流程，为客户提供设计解决方案，保证轻松填充和完全清空、以最大容量运行、增强磨损保护、降低运营成本并提高整体效率。

VR Steel (Pty) Ltd 是一家设计、建造和维修装配式采矿设备附件（包括卡车装载车身）的公司，面临着重大挑战。该公司的目标是减轻卡车装载车身的质量，同时保持其结构完整性并提高其性能。挑战不仅在于简化设计流程，还在于降低原型制作成本。 VR Steel 需要一个模拟工具来帮助他们实现这些目标。他们的客户还要求证明新设计能够更快地卸载、降低运营成本并且能够承受大量使用。我们面临的挑战是找到一种既能满足所有这些要求，又能提供市场竞争优势的解决方案。

Nemag BV 是一家散装物料抓斗制造商，在开发更快、更轻的新一代铁矿石抓斗方面面临着挑战。开发抓取工具的传统过程涉及构建物理原型，这是昂贵、耗时且有限的。很难预测新设计的性能，尤其是散装材料和抓斗之间的相互作用，这对性能有很大影响。传统方法不足以了解抓斗内部发生的情况。因此，代尔夫特理工大学开发了一种虚拟原型方法，用于模拟铁矿球团与抓斗的相互作用。

该案例研究围绕工程师在测试和原型设计复杂机电系统时面临的挑战。依赖物理原型的传统方法不仅成本高昂，而且耗时。此外，在设计过程中往往来得太晚。当设备用于国防、海上或太空等高风险和高成本的操作时，情况会更加复杂。在这种情况下，工程师需要测试可行性、可访问性，并仔细规划操作。另一个挑战是复杂机器操作价值的沟通和演示，特别是对于非公路和工业设备，在这些设备和工地进行演示或培训是不切实际的。

西悉尼太阳能团队的任务是设计最高效、最符合空气动力学的单座太阳能汽车，同时确保驾驶员安全并遵守级别规则。该团队对太阳能汽车车身形状进行了预定设计，并进行了优化，主要重点是减少空气动力阻力。然而，他们在现有设计中优化汽车的硬壳式底盘、舱壁结构和电机外壳方面面临着挑战。他们还必须遵守级别规则中规定的严格设计负载情况以及最小重力强度要求，以确保驾驶员安全。此外，他们还必须设计和优化防滚架，以安全地容纳驾驶员。该团队获得了汽车的几何模型，其中列出了底盘和结构，但没有防滚架的设计。

AB Lundbergs Pressgjuteri 是一家位于瑞典 Vrigstad 的压铸公司，其运营面临着重大挑战。该公司的任务是同时铸造六个相同的细节，每轮铸造大约需要一分钟。然而，由于细节很薄，必须施加适量的热量，以防止任何细节过早冻结或硬化。这种精度对于满足客户（包括他们为其制作小册子支架的一家国际零售公司）所需的标准测量至关重要。由于需要以清晰易懂的方式向客户解释流程、问题和潜在的解决方案，这一挑战进一步加剧。

保时捷公司是一家著名的汽车公司，面临着改善电机开发总体设计平衡的挑战。电动汽车动力系统的开发必须考虑到越来越多的内部、客户和法律要求。经典的开发策略涉及针对不同需求的单独开发路线以及负责满足这些需求的不同组织结构。这导致开发在多个平行学科中进行，通常会导致谈判和不利的妥协，以达到最终可接受的设计。保时捷旨在采取更加综合和全面的发展战略，以更好地满足未来的需求，同时又不会在目标实现上做出重大牺牲。面临的挑战是设计优化策略，同时考虑不同物理现象产生的不同要求，即多物理场优化。