Red Cedar Technology使用HEEDS NP使Magliner的车轮支架重量降低14.2%同时保持卓越的性能

    Magline旗下的Magliner®品牌是手推车行业的领导者。运货员通常使用Magliner的产品在货车和商店货架之间运输软饮料、瓶装水和食品。这些手推车有不同配置可以满足多种需求。

    作为一个大型减重工作的一部分，Magline在Red Cedar Technology的帮助下优化了一种在多个产品中使用的压铸车轮支架。

挑战

    这个车轮支架已经被精心设计过，因此常规的工程方法难以达到所需的重量减轻目标。另外，Magliner由于其出色的质量和可靠性而被业界认同，因此新的优化车轮支架需要保持与当前设计相同的性能和坚固度。由于这个车轮支架将会用于几个不同的手推车配置并在大量场景中使用，所以在优化过程中要考虑多种负载状况。最后，这个设计对于铝合金或镁合金的版本同样适用。

解决方案

    这个车轮支架有48种可能的负载状况。在其中，选择5种最关键的负载状况，用于外形优化过程。使用Abaqus Standard有限元分析软件对每个设计迭代进行分析。

    为完成优化研究，Red Cedar Technology的工程师使用HEEDS NP直接对有限元网格进行非参数的外形优化。HEEDS NP使节点在附近移动，在不需要的地方减少材料，在压力超过允许值的地方添加材料。结果得到一个自由形态的外形变化量，满足压力和位移目标，同时是部件的整体材料最少。

    在HEEDS NP外形优化过程中，可以对节点的移动添加约束以保证其工艺性。在这个案例中，轮子支架是一个压铸的部件，因此在压铸方向上必须保留。另外，为了配合已有的支撑面和其它附件，一些区域的形状不能有任何变化。

    HEEDS NP按顺序进行每个有限元的分析，根据前一步迭代预测的压力状态修改形状。每次分析都包括了五种关键的负载状态。

    HEEDS NP只用了20次设计迭代就找到了合适的解决方案，使重量降低了14.5%。一个设计者使用HEEDS NP优化设计得到的节点坐标来开发出一个平滑的CAD模型用于机床加工。

    最后，平滑后的设计方案的重量比基础设计的减少了14.2%，使几种关键负载情况的压力减小了20%，同时保持了卓越的性能和坚固度。