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HyperSizer分析软件和复合材料乘员舱都通过美国宇航局的严格实验

---积极的成果为航天器更多的使用复合材料铺平了道路

        汉普顿,弗吉尼亚州,2009年12月8日—美国宇航局完成了一系列严格、全比例的物理测试。他们所使用的正是由科利尔研究公司提供的HyperSizer®复合材料结构分析和尺寸优化软件,在模拟飞行条件下,它精准的预测出了复合材料的乘员舱(CCM)的杰出性能.

        CCM是Orion乘员舱的一个全复合材料的新选方案,这是美国宇航局星座计划中使人类重返月球/火星的一部分。近期试验的成功标志着人类航天器设计的一个重要的里程碑。这些成果更加增加了轻质复合材料在航天器上的应用。

        在将近3年的复合材料乘员舱项目中,始终使用HyperSizer软件优化乘员舱的设计、重量、以及可生产性,CCM舱体由蜂窝夹芯板和实体层压板复合材料制成。作为美国航天局对国内商业和工业的转让成果,HyperSizer是第一个被正式批准许可和商业化的软件。

        测试在兰利研究中心,由美国宇航局工程与安全中心(NESC)进行,通过CCM项目来研究在空间结构中使用复合材料与金属材料的优缺利弊比较。

       “复合材料乘员舱是金属乘员舱之外的新选择,但它也表明美国宇航局对复合材料的经验又登上了新台阶”,CCM项目经理Mike Kirsch说,“我们的分析模型所预测的响应非常好,现在我们更加确信,能为今后的航天器提供更好的材料优化比较。”

        HyperSizer是一款复合材料结构分析和设计优化软件,通过与有限元分析(FEA)的迭代,自动寻找最小化重量和最大制造能力的解决方案。尽管它也可以用于金属结构,但HyperSizer特别适用于复杂的复合材料,具有针对大型设备的结构优化能力,如航天器,飞机,铁路车辆,船舶,甚至风机叶片,对每层、每个元件进行逐个分析。

        在复合材料乘员舱的案例中,HyperSizer指导整个产品开发过程的设计和制造。Kirsch说:“HyperSizer让我们看到整个过程是如何运作的。我们可以快速地放大结构,改进设计,比较解决方案,评估重量和制造能力。”该软件也是主要的交流工具,为工业和机构专家们在五个不同的技术评审阶段显示各种分析结果。

        这个项目的NASA首席设计师Jim说:“我已经从事研究复合材料工作有25年,CCM是我遇到过的最复杂的结构。项目成功通过了测试的事实,正是HyperSizer可信度的证明,在这个项目的每个阶段我们都使用它,而计算和应变值都像该软件之前预测的一样良好。

        CCM的加载测试用了280个线性应变片--纤维光缆生成了大约3000个通路的数据--和80个声音传感器(用来听取复合纤维断裂的声音)。这个结构成功承受了模拟发射失败和降落伞展开的加载测试。

        接着是最关键的内部压力测试,这需要复合材料乘员舱能承受两倍标准大气压(31 PSI),以满足美国航天局制定的安全系数为2的要求。虽然包括故意损伤的其他测试将延续到2010年初,但是通过内部压力测试从根本上保证航天器项目顺利进行。

        科利尔研究公司的总裁及该软件的原始开发人员Craig Collier说:“这一项目充分表明HyperSizer在精确设计和制造要求的前提下,具备准确预测大型复合材料结构的能力。复合材料可以在更多的产业进行拓展研究,更安全更经济地替代笨重的材料。HyperSizer可以确保设计工程团队工作的完整性和最佳性能。”

 

关于科利尔研究(Collier Rearch)公司 
      

       Collier Rearch是一家领先的工程软件提供商,为航空业和美国航天局提供结构分析工具,方法研究和软件解决方案,HyperSizer是该公司的旗舰产品。作为一个值得信赖的行业领导者,HyperSizer提供航天航天强度分析和计算优化,减少飞机和航天器的重量,不管航天器的设计是用复合材料还是传统的金属材料。HyperSizer由工程师开发,并为工程师而开发。HyperSizer被应用于美国航天局乘员探索飞行器的战神Ⅰ和战神V,以及诸如波音,洛克希德马丁公司,庞巴迪宇航公司,以及Gulfstream公司等行业领袖的商业运输飞机和商用喷气机。

 
        图片1.模拟美国宇航局Orion飞行乘员舱重返地球大气层。一种复合材料替代方案,正在测试在这种条件下要承受的机械载荷,已成功地通过了关键的飞行条件下的模拟测试。图片由美国航空航天局提供


        图片2.美国航天局复合材料乘员舱(CCM)的设计与制造是由结构分析及优化软件HyperSizer完成的。该图是带有传感器的舱体在准备压力测试。图片由美国航空航天局提供。


        图片3 .HyperSizer复合材料结构计算及设计分析,为美国宇航局的复合材料乘员舱(CCM)在模拟飞行条件下的加载测试成功预测了结构响应。HyperSizer显示绿色的部分是CCM的有限元模型复合削层减薄过渡区。


        图片4.试验台上的美国宇航局的复合材料乘员舱(CCM)(在兰利研究中心的美国宇航局工程和安全中心(NESC))。CCM项目用来开展研究大型空间结构的复合材料与金属材料的优劣利弊比较。图片由美国航空航天局提供

 
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