GleisFrei 利用 Femap 铁路设备公司的生产与材料供应成本大幅度降低;预计节省 25%成本

　　应用 Femap 加快满足严格的新铁路标准

　　铁路专家

　　通过使用 Femap™ 软件，GleisFrei 技术部门在短短三个月内就可以完全独立地进行铁路车辆结构分析。有限元建模(FEM)与有限元分析(FEA)技术源自产品生命周期管理(PLM)专家 Siemens PLM Software。GleisFrei Costruzioni Ferroviare Srl(GleisFrei)

　　创立于 2003 年 3 月，其前身为 Gleismac Italiana SpA，自 1977 年以来其一直从事铁 路设备业务。GleisFrei 从原来的公司积累了适当的人员、技能与技术，很快崭露头角成为铁路设备维修业务的重要参与者。GleisFrei修理、维护并建造了各种设备与车辆，包括铁路车辆、维修航空线与铁路的专用车辆以及其他设备后勤处理的发动机。

　　GleisFrei 驻扎在维林彭塔，靠近曼图亚，总经理为 Guido Fontanesi ，生产经理为Roberto Zavatteri，设有技术部门、销售团队、制造车间、行政与库存管理机构。

　　“本公司车辆均为内部生产，我们直接在车间内建造车架，”Fontanesi 说道，“公司对此结构装配的单元与系统，包括气动件、机械零件与发动机，均源自外部合格供应商。大部分材料都购自国外，大约占 30%-40%。不过我们为铁路设备维修业务的重要参与者。GleisFrei 的出售主要集中在意大利。目前我们正在开发新系列产品，开拓国外新市场。”

　　严格的标准

　　GleisFrei 目前着手开发的新产品组合符合最新铁路工业标准(2011 年实施)的严格要求。“随着 RFI 开始实施最新技术规范，铁路车辆必须要满足更严格的部件要求，包括车架、车轴、组件与制动系统。”技术部门经理Francesco Lambiase 说道。

　　“由于公司购买的零部件均来自外部许可 供应商，因此我们的注意力就完全集中在内 部制造的车架上了。”

　　Lambiase 表示根据适用标准，允许使用传 统分析方法设计与试验车架，但是最好使用 分析软件。鉴于此，GleisFrei 管理层决定采 用 FEM 软件进行车架静态分析。“初期部署 阶段的车辆是在我们引进新标准之前生产 的，当前软件是用于静态验证现有的设计。”Lambiase 解释说。

　　几经参考，最终选择 Femap

　　根据之前在大学的直接经验，Lambiase 谙 熟 Nastran® 软件，其具备全谱的线性与非 线性分析能力。“我们进一步调查，且最终 限定在两种 FEM 工具中选择，”Lambiase说道，“我们还向几位工程师征求了意见， 他们大多都有航空经验，最后一致建议使用Siemens PLM Software 的 NX Nastran，这最终引导我们选择了 Femap。”

　　在 2011 年秋天， GleisFrei 联系了一家 Siemens PLM Software 合作伙伴 Cosmos Italia。自 1994 年以来，Cosmos Italia 在计 算机辅助工程(CAE)解决方案方面就有着丰 富的销售、服务与运行经验。公司支持客户部 署满足各种产品开发需求的配套解决方案，横 跨多个模拟学科，其中包括 FEM、FEA、计算 流体动力学(CFD)/多物理场、弹性动力学分析 以及 PLM 解决方案以进行计算机辅助设计/ 计算机辅助制造(CAD/CAM)以及产品数据管 理(PDM)。

　　“Cosmos Italia 代表阐明了 Femap 的特征， 从首次会议就集中理解并确定我们的具体需 求，”Lambiase 回忆说，“大体上来说， GleisFrei 在弹性场中需要静态分析，因此在最 后我们选择 Femap 基本版本作为最适合公司 的解决方案，并与 Cosmos Italia 达成协议。”

　　利用 Cosmos Italia 技能以及先进方便且直 观的 Femap 界面，只需要三天 Lambiase与 Zavatteri 培训，用户就可以习得必需的技 巧，在实际设计中应用 Femap。Lambiase 表示：“之后，我们识别了具体希望关注的 Femap 方面，并在一天内完成了相关培训。”

　　三个月内加入与运行

　　在 2011 年 11 月，GleisFrei 代表首次会见了 Cosmos Italia 代表，仅三个月后， Francesco Lambiase 就可以完全独立使用Femap 了。利用外部设计师提供的铁路 CAD 模型进行分析处理，并以中性格式输 出，通常是产品模型数据交换标准(STEP)。

　　Lambiase 将模型导入 Femap，可以根据日 后分析进行编辑与修改。“自从采用 Femap 后，我们的外部设计师就一直研究优化其 3D 模型，以获取最佳分析结果，”Lambiase 指出，“但通过使用 Femap，必要时我可以 很轻松地编辑 3D 模型。建模后，我会准备 满足假设负载条件的各种类型网格以检查 各种负载状况的响应。”

　　2000 年引进的 12663 标准规定每辆铁路车 辆需进行大约 10 次测试，包括保险杠压力 与些压力、挂钩牵引力、最大有效载荷、联 合压缩、牵引载荷与举升器。“每次测试都 会给不同汽车部件产生压力，例如圆杆或横 梁，”Lambiase 说道，“对于各种分析，我 会对不同的网格进行 4-5 次测试，才可以得 到证明给采用方案正确的稳定数据。”

　　可以减少 25%的成本

　　通过将 Siemens PLM Software FEM 技术应 用到现有设计中，GleisFrei 能够识别出不能 满足额定负载能力的铁路车辆，然后降级到更 低 级别。“最重要的是，Femap 强调模型H1100 建构的具体问题，” Lambiase 说道，

　　“在设计过程中车架尺寸过大，这就导致材料 供应与生产成本升高。对于下一系列车辆，我 们会在设计阶段使用 Femap，这样我们就可 以更准确地开发与确定车架尺寸，优化成本。 根据我们对模型 H1100 的估计，Femap 能 够帮助我们节省 25%的成本。”

　　对于分析处理，GleisFrei 最后讲述了生成具 体的报告，以编制技术规范，上交审批机构。 Lambiase 解释说：“发放许可证的意大利铁 路公司工程师通常不具备具体的分析技巧与 指示，因此我们需要准备编制特别报告以供其 使用。Femap 编制的报告会附加在适用技术 文件之后;至关重要的是当发生故障或需要检 查时，我们可以很方便地进行追踪与读取。”