选用 Altair HyperWorks Unlimited 进行 CAE 设计研发

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    行业

    挑战:适用于 CAE 设计创新且价格合 理的 HPC。

    Altair 解决方案:HyperWorks Unlimited

    优点:完备的CAE套件,包含快速 且强大的求解器 ;预配置式HPC系统,易于支持 ; 比传统的单独购买硬件或 软件节省大量成本

    背景介绍 

    Stanley Black & Decker (NYSE:SWK) 是标准普尔 500 指数企业之一,是一 家多元化全球提供商,提供手动工具、电动工具和相关配件、机械存取和电子安全 解决方案、医疗保健解决方案、工程紧固系统等。公司供应各种适应苛刻工作条件 且功能强大的创新工具,帮助全世界的专业人士构建、维修和保护世界上最具价值 之物。Stanley Black & Decker 是工具和安全方面的领导者,旗下品牌包括 Stanley  Tools、DEWALT、Mac Tools、Porter-Cable 等。从机场大门到住宅锁和门栓,再 到解救地震中受困幸存者的破碎器,其产品应有尽有。

    Stanley Black & Decker 选用 Altair HyperWorks Unlimited 来优化其电动工具 设计的 CAE 流程。此全面支持式 HPC 系统包括市场领先的 HyperWorks 求解器、 网格和可视化产品套件,以及用于管理 HPC 作业负载的 PBS Works 套件。   

    挑战 

             作为一家全球领先的电动工具供应商,Stanley Black & Decker (SBD)始终在 努力保持自身的竞争性优势,并致力于以更快的速度向市场中提供性能更佳的产 品。具体来说,在对其畅销款电锤进行锤击机构的设计优化时,SBD 工程师知道 他们需要采用计算机辅助工程(CAE)的方法。

    “电锤行业的竞争极为激烈,而且电锤是市场上最复杂的电动工具,因此我们必须通过现有的最为创新的方法来优化性能,”SBD全球计算机辅助工程主管AndreasSyma说道。

    “借助CAE来完成优化是实现这一目标的唯一可行方法,因为要求过于复杂,不能仅依靠于经验知识或纯物理测试。”

    通过在CAE基础上进行优化,工程师可以实现以下几点:

    处理极为复杂的实体产品 

    一次性测试几百个设计 

    在产品物理工作原理上获得更深的理解 

    “真正意义上的优化只能通过计算机辅助方法实现,”Syma解释说。“通过物 理测试来改善系统时,其作用其实极为有限,我们必须在更高的层次上对物理工作方式进行探索,获取新的认识并了解在改善系统上需要做些什么,而CAE为此提供了可能。就性能、耐久性、成本和重量来说,基于仿真的优化方法对工程设计工作的帮助非常大,它会带来更具价值的产品。若能在流程的早期阶段加以应用,则更是如此。”

    SBD之前一直使用的是采用LS-DYNA的工作站,优化的执行期在三周左右。“三周的时间不足以让我们保持竞争优势,我们的目标是能够在一个周末的时间内完成,这样工程师从周五开始工作,然后在周一便可获得结果,”Syma表示。 

    “真正意义上的优化只能通过计算机辅助方法实现,”Syma解释说。“通过物理测试来改善系统时,其作用其实极为有限,我们必须在更高的层次上对物理工作方式进行探索,获取新的认识并了解在改善系统上需要做些什么,而CAE为此提供了可能。就性能、耐久性、成本和重量来说,基于仿真的优化方法对工程设计工作的帮助非常大,它会带来更具价值的产品。若能在流程的早期阶段加以应用,则更是如此。”

    SBD之前一直使用的是采用LS-DYNA的工作站,优化的执行期在三周左右。“三周的时间不足以让我们保持竞争优势,我们的目标是能够在一个周末的时间内完成,这样工程师从周五开始工作,然后在周一便可获得结果,”Syma表示。

    SBD团队成员知道,他们需要更高性能的计算机来帮助达到所需的性能提升,但是对于投资购买更多的硬件和计算核 心,大家都心存顾虑,其原因有三:

    高性能计算(HPC)硬件/核心的成本 

    复杂的HPC系统在维护和支持上的难易程度 

    必要的软件许可是否能够与这一硬件完美配合,并达到较高的利用率

    换句话说,即使SBD能够为采购和保有HPC系统的费用提供充分的理由,公司能否确保昂贵的CAE软件许可证可在这些硬件上使用?能否最大程度地利用这些许可证?

    “我们了解过往的业务案例,也知道这势在必行,但是我们不确定在优化方法的计算时间方面,传统硬件解决方案是否能为我们带来所需的结果。我们不希望在进行硬件投资后发现无法得到我们需要的结果,”Syma说。


    “我们已经知道,Altair有一些市场上顶级的求解器,例如MotionSolve和RADIOSS。借助HyperWorksUnlimited,Altair推出了一种真正具有突破性意义的解决方案,为设计开发设定了新标准。Altair证明了,HyperWorks Unlimited所能带来的总价值要远超购买专用HPC硬件或续用我们现有软件许可证。”

                                                                                                               AndreasSyma 

                                                                                                               StanleyBlack&Decker,Inc.全球计算机辅助工程主管                                                                                                               


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    解决方案

    SBD获得了三个领先HPC硬件提供商的报价,但是仍担心真正使用此系统时会产生额外的许可证成本,从而不能经济高效地利用软件许可证。另外一个担忧是HPC系统的管理是否会非常复杂。

    于是,Altair为SBD推荐了HyperWorksUnlimited?,这是一款用于CAE的全管理型HPC产品。此交钥匙式产品包括预配置的HPC硬件和软件,以及所有HyperWorks?应用程序和用于管理HPC作业负载的PBSWorks?的无限制使用权限。该团队之前就已熟悉Altair软件,尤其是结构分析求解器RADIOSS?以及HyperMesh?、HyperView?和MotionSolve?。SBD工程师进行了一次基准研究,证明了RADIOSS连同HyperStudy?一起在准确性和性能方面等同于他们之前一直使用的LS-DYNA/optiSLang解决方案。在这些研究结果的基础上,SBD决定就AltairHyperWorksUnlimited 解决方案迈向下一阶段。

    “经证明,RADIOSS与HyperStudy组合的性能与使用optiSLang的LS-DYNA解决方案一样好,”Syma说。“我们还研究了HyperWorks套件中的更多产品,发现在加入这些产品之后,HyperWorksUnlimited将更具吸引力。若采用一个传统的HPC系统并单独购买的求解器许可证,其价值是无法与此相比的。而且由于只有值得信赖的Altair这样一个供应商,无论是在硬件或软件中的任何部分需要支持,我们都只需拨打一个电话。对于所有CAE工程师来说,HPC都应该是这样,都应如此简单、如此强大、如此可靠。”                

    结论 

    SBD最终选择了160核的HyperWorksUnlimited系统,Altair在几天之内便进行了交付和安装。 “HyperWorksUnlimited正是我们所需要的,即一个在预配置硬件上封装和交付的易于安装和使用的顶级求解器。另外,其中还配备了全套CAE及HPC产品,进一步满足了我们全部的优化需求,无需担心要购买更多许可证。所有配置工作均已为我们准备妥当,我们拥有所需的全部软件,可进行无限的探索,并且价格也非常合理。这简直令人有些难以相信,”

    Altair会对HyperWorksUnlimited硬件和软件提供全面支持,这是SBD选用HyperWorksUnlimited的一个重要的决定性因素。“我们刚开始接触HPC,因此必须使我们的IT团队感觉这种解决方案易于管理,从而不必聘用新人,也不会降 低工程师的效率。借助HyperWorksUnlimited,我们不需HPC专家就能从CAE应用程序中获得我们需要的顶级性能。”

    现在,SBD工程师具有了新的优化能力,可以使用仿真驱动式探索来满足设计需求,从而更深入地探索理念,减少产品周期,并更快更好地做出决策。  


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