Ingeniacity Leverages HyperWorks to Reduce Yacht Bowsprit Weight by 65%

适用行业

汽车
设备与机械

适用功能

产品研发
质量保证

用例

结构健康监测
时间敏感网络

服务

测试与认证

挑战

西班牙工程服务提供商 Ingeniacity SL 受 Juan Yacht Design 委托优化新型 Swan 50 级游艇的结构设计，特别关注设计由复合材料制成的新型船首斜桅。我们面临的挑战是创建一种结构，该结构能够提供尽可能高的刚度，同时又尽可能轻。船首斜桅是将前支索连接到船体的一根桅杆，是游艇结构的关键部分。由于需要考虑复合材料的特性以充分利用其轻量化和刚度潜力，船首斜桅的设计和优化提出了独特的挑战。由于船首斜桅的壁很薄，工程师还必须考虑屈曲模式，这对于保持较低的重量是必要的。这需要使用先进的计算机辅助工程 (CAE) 工具和优化技术，以有效处理所有必要的学科并及时提供准确的结果。

关于客户

Ingeniacity SL 是一家西班牙工程服务提供商，为工程挑战提供创新解决方案并开发新的想法和方法。该公司通过提供“问题抽象”技术为各个行业提供服务，使其能够涵盖许多不同的应用程序。 Ingeniacity在结构设计和分析方面拥有丰富的经验，应用有限元分析（FEA）和计算流体动力学（CFD）技术，专门从事造船和汽车等行业的复合材料设计。

解决方案

为了应对这一挑战，Ingeniacity 转向 Altair 的 HyperWorks CAE 工具套件。该套件的工具可以简化所有材料的设计和优化过程，特别适合复合材料。使用的关键工具是 OptiStruct，它使设计师能够根据需要减轻和加强船首斜桅。 OptiStruct 采用三步方法：确定层下降和层堆积的最佳位置、开发层切割图案以及定义最佳堆叠顺序。工程师们遵循这种方法来设计复合材料制造的船首斜桅。用于此优化的负载工况在吊杆处具有 4500 N 的预紧力，同时来自钻机的重量超过五吨。借助 HyperWorks，工程师们能够创建新的船首斜桅设计，比之前的型号轻 34 公斤。

运营影响

The use of Altair's HyperWorks suite of CAE tools and its optimization tool OptiStruct allowed Ingeniacity to perform high-level simulations without having to go through an expensive physical test stage. The ability to change the plies of the laminate and easily iterate between different models without having to modify the rest of the model setup was key to a short and streamlined development process. The engineers were able to virtually test various variants and come up with the best possible result before the first prototype was built. This not only saved significant development time and costs but also resulted in a bowsprit that met the required stiffness while being significantly lighter than the previous model.

数量效益

Reduced the weight of the bowsprit from 54 kg to 19 kg, a reduction of 65%
Created a new bowsprit design that was 34 kg lighter than the previous model
Performed high-level simulations without the need for expensive physical testing