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Stork Fokker 空客 A380使用 Mathcad 来建档、管理和追踪整个开发过程

2012-3-14 11:13| 查看: 38607| 评论: 0|来自: PTC

摘要: 空客A380打破了 Stork Fokker 航空航天有限公司的所有记录。Stork Fokker 航空航天有限公司使用 Mathcad 来建档、管理和追踪整个开发过程中庞大且复杂的计算工作,成就了空客A380的诞生。
空客A380打破了Stork Fokker航空航天有限公司的所有记录
概述
2006年,空中客车A380的面世成为全球所有媒体的头条新闻。这款商用客机打破了所有记录:座位最多、面积最大、动力最强、翼展最大,并且打破的记录还在不断增加。因Stork Fokker有限公司的参与,使荷兰人成为这项高尖端技术应用的缔造者之一。在此过程中,Stork Fokker也打破了自己的记录 – 它创造了一种全新Linux运算集群来管理庞大的运算和数据。

在研制空中客车A380时,使用了Stork Fokker的创新技术。公司展示了他们的亮点:用于机顶的小密度玻璃纤维和铝制品,以及用于机翼边缘的J-Nose。机翼是在荷兰Hoogeveen市设计、测试和生产的,J-Nose是其中的重要组成部分,它使用了小密度热塑性塑料复合材料。位于Hoogeveen 的Stork Fokker航空航天公司曾在J-Noses之前为空中客车A340(A380的前身)提供过用同样材料制成的热塑性塑料复合材料空中客车零件。

塑料复合材料具有易修理、重量轻和可焊接等优点。Stork Fokker公司用来制造J-Nose的塑料复合材料可以被铸造成任何形状。即便成型之后,它仍可以轻松复原。Stork Fokker公司制造的J-Nose比使用传统材料制造的零件轻20-25%,且能满足所有强度要求。而且,制造J-Nose时使用了更少的大型部件,最终使产品性能更好。

STORK FOKKER公司使用了迄今为止最大的计算模型
对Stork Fokker公司而言,为空中客车380生产J-Nose并非什么新业务。但是,要处理庞大的模型数据却是以前从未经历过的,这次是它们迄今为止处理过的最大模型。据负责J-Nose强度和硬度计算工作的Stork Fokker公司压力工程师Wydo van de Waerdt说,‘A380的庞大尺寸让使用该模型进行计算,具有很大难度。A380的机翼非常大,以至于无法使用线性计算方法。线性方法适用于位移较小的情况,但A380的机翼不能满足这一前提条件。为了得到更好的结果,需要在模型设计中使用非线性计算方法。这就意味着我们需要更强的计算能力。’

事实上,这些是Stork Fokker公司迄今为止遇到的最大的计算模型。Van de Waerdt说,‘我们把这些模型分割成200,000多个模块,每个都包含了弹力、张力和移位数据。其中包含的庞大计算和数据处理工作使我们必须购买全新计算服务器,以保证在规定时间内完成计算工作。’

庞大的计算工作达到了极限
J-Nose模型的计算工作不仅带来了大量的硬件要求,而且对所用软件的要求也达到了巅峰。Stork Fokker公司的许多压力工程师以前都在使用Excel,包括Van de Waerdt在内的另外一些人则使用MathCAD。Van de Waerdt说,‘这个项目的计算工作量很大,超出了Excel的能力范围。Excel甚至都没有那么多工作表来容纳所有的模块和计算。Mathcad的矩阵大小是Excel的很多倍。使用Mathcad,我们所有的计算工作都只需要一两步就能完成,而使用Excel则需要数十步。’

客户成功案例
Stork Fokker航空航天有限公司
www.fokker.com

挑战:
对制造空中客车380关键元件所需的巨大计算模型和复杂的数据处理方法进行管理
策略:
使用Mathcad来建档、管理和追踪整个开发过程中庞大且复杂的计算工作
结果:
在为空中客车380准备材料时所涉及的计算工作自始至终保持着高效和良好的管理及追踪能力

对Van de Waerdt来说,在使用Mathcad这类软件时,模型大小、清晰、易管理和可溯性都至关重要。‘我们现在全部使用计算机来完成对模块的分析。因此,当有小变更时,我们可以即时对计算方法进行调整,当然这与软件的能力有关。’ Van de Waerdt说。变更无时不在,Stork Fokker公司负责J-Nose从制图到试飞后和最终制造的最新技术参数的整个制造过程。‘从设计到最终的生产,我们经历了所有测试阶段,模型越来越精确,’Van de Waerdt继续说到,‘每一次调整后,我们都能够重用已有数据,并能对新计算方法进行变更。Mathcad能自动根据这些变更来调整所有数据,因此,我们不需要反复重做所有工作,大大节省了我们的时间。’

使用Mathcad后,Van de Waerdt 对J-Nose上螺栓最大负荷的计算更加快捷。对所有使用相同计算方法的独立螺栓进行细微调整后,如果能快速完成计算,那么对J-Nose上成千上万的螺栓的计算工作效率就能大大提高。‘Mathcad使我们能用计算机来完好这类计算工作。并且,它使管理大量数据易如反掌,’Van de Waerdt说,‘每个工作都有据可查,更易理解来龙去脉。’

STORK FOKKER公司从可溯性上获益
可溯性对飞机建造至关重要。如果某个模块不满足特定要求,必须对它进行调整。在Mathcad的帮助下,Stork Fokker小组可以轻松方便地追踪计算方法。Van de Waerdt说‘每个模块都单独计算,如果200,000个模块中有一个不满足要求时,我们可以即刻从数据库中检索出来。这些数据也可以使用Mathcad制作的图形来快速追踪。某个不适或缺陷可以立刻清晰地标识。由于各个模块独立计算且可追踪,我们能快速找到问题。’

Mathcad的优势众所周知。空中客车A380的计算工作可作为一个案例,证明这套软件的成功。‘我们正在与值得信赖的合作伙伴一起,把这套软件推广应用Stork Fokker公司更多的部门。’Van de Waerdt说。

近几年来,热塑性塑料复合材料在飞机中的应用取得了巨大的发展。由于Stork Fokker公司很早就开始应用,所以,它在这方面的经验很丰富。复合材料处理的技术性很强,需要大量资源,专业知识能使它能最高效地处理复合材料。除了为A380制造零件外,Stork Fokker公司还会继续设计A380使用的零件,所以,在未来它会继续把Mathcad用于更多计算之中。随着航空工业的发展,对Mathcad的需求会越来越强烈。
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