HyperWorks 2017， 發(fā)布助力3D打印輕量化設計

輕量化結構的優(yōu)勢其實不難理解，而要實現(xiàn)輕量化，宏觀層面上可以通過采用輕質(zhì)材料，微觀層面上可以通過采用高強度結構鋼這樣的材料使零件設計得更緊湊和小型化，有助于輕量化。而3D打印帶來了通過結構設計層面上達到輕量化的可行性。具體來說，3D打印通過結構設計層面實現(xiàn)輕量化的主要途徑有四種：中空夾層/薄壁加筋結構、鏤空點陣結構、一體化結構實現(xiàn)、異形拓撲優(yōu)化結構。據(jù)南極熊了解，2017年4月17-27日，HyperWorks 2017 中國區(qū)發(fā)布會分別在深圳、北京、上海和西安成功舉行。共有來自汽車、航空航天、重型機械、船舶、電子、消費品、國防軍工等行業(yè)的工程師、設計師、技術主管、IT人士和相關專業(yè)的科研院校師生等500多人參會。

HyperWorks 2017針對基于模型的開發(fā)、電磁學、非線性結構分析、建模和網(wǎng)格劃分、多物理場和多學科分析以及輕量化設計和優(yōu)化等領域添加了多項功能，進一步打造完整的創(chuàng)新仿真平臺。此外，Altair合作伙伴聯(lián)盟中新增了新的產(chǎn)品和工具，為用戶提供最新最龐大的工具集。HyperWorks2017將繼續(xù)幫助用戶設計和優(yōu)化性能卓越、輕質(zhì)高效的創(chuàng)新產(chǎn)品。

在本次發(fā)布會上，Altair 技術專家主要向與會者介紹了HyperWorks2017增強的仿真及優(yōu)化技術，包含了當前行業(yè)熱門的非線性結構分析、多物理場和多學科分析、輕量化設計和優(yōu)化、流體動力學、NVH、碰撞、流固耦合等內(nèi)容；HyperWorks 2017最新建模與可視化功能，包含了HyperMesh/HyperView/SimLab新功能及ConnectMe™介紹；HyperWorks 2017完整的電磁場解決方案，包含了高頻及低頻電磁場仿真（FEKO、Flux）、電波傳播和無線網(wǎng)絡規(guī)劃WinProp；以及Altair solidThinking產(chǎn)品和高性能計算及資源管理系統(tǒng)PBS Works的產(chǎn)品功能。同時，比亞迪汽車、北汽越野車研究院、上海匯眾、西飛技術中心的參會代表還分享了他們在使用HyperWorks方面的實際應用和成功經(jīng)驗。

同時，為了更好地為航空航天行業(yè)領域的用戶提供專業(yè)的解決方案，在本次發(fā)布會北京站，特別安排了航空航天技術應用專場，除了展示HyperWorks在建模、結構優(yōu)化和電磁方面的解決方案，還分享了用戶實際應用案例。

此外，本次發(fā)布會還吸引了Altair 合作伙伴麗臺科技、西安鉑力特公司的支持。在發(fā)布會期間，麗臺科技推出了針對Altair 整機多GPU方案，采用WS2020+ Quadro P6000+Tesla P100，此方案可實現(xiàn)單機前后處理及有限元分析。NVIDIA 的專業(yè) GPU 的圖形與計算性能可超級大限度縮短渲染時間、提高互動性，從而加快創(chuàng)作速度，讓客戶的產(chǎn)品能夠更快地上市這是所有設計師向往的。作為Altair solidThinking在軍工及航空航天領域的合作伙伴西安鉑力特則展示了其3D打印技術，并在北京站的航空航天研討會上做了主題演講。

Altair大中國區(qū)總經(jīng)理劉源博士表示：“本次HyperWorks 2017中國區(qū)發(fā)布會通過現(xiàn)場與直播相結合、新功能與行業(yè)應用相結合以及合作伙伴的產(chǎn)品展示為廣大用戶提供了全方位的技術分享，我們希望通過這樣的交流進一步促進各行業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力�！�

3D打印通過結構設計層面實現(xiàn)輕量化的主要途徑有四種：中空夾層/薄壁加筋結構、鏤空點陣結構、一體化結構實現(xiàn)、異形拓撲優(yōu)化結構。

中空夾層、薄壁加筋結構
中空夾層、薄壁加筋結構通常是由比較薄的面板與比較厚的芯子組合而成。在彎曲荷載下，面層材料主要承擔拉應力和壓應力，芯材主要承擔剪切應力，也承擔部分壓應力。夾層結構具有質(zhì)量輕、彎曲剛度與強度大、抗失穩(wěn)能力強、耐疲勞、吸音與隔熱等優(yōu)點。

鏤空點陣結構
鏤空點陣結構可以達到工程強度、韌性、耐久性、靜力學、動力學性能以及制造費用的完美平衡。通過大量周期性復制單個胞元進行設計制造，通過調(diào)整點陣的相對密度、胞元的形狀、尺寸、材料以及加載速率多種途徑，來調(diào)節(jié)結構的強度、韌性等力學性能。

一體化結構實現(xiàn)
3D打印可以將原本通過多個構件組合的零件進行一體化打印，這樣不僅實現(xiàn)了零件的整體化結構，避免了原始多個零件組合時存在的連接結構（法蘭、焊縫等），也可以幫助設計者突破束縛實現(xiàn)功能最優(yōu)化設計。

異形拓撲優(yōu)化結構
拓撲優(yōu)化是縮短增材制造設計過程的重要手段，通過拓撲優(yōu)化來確定和去除那些不影響零件剛性的部位的材料。拓撲方法確定在一個確定的設計領域內(nèi)最佳的材料分布：包括邊界條件、預張力，以及負載等目標。

來源：Altair
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3D打印實現(xiàn)輕量化的四種途徑