Hypersizer

HyperSizer起源於NASA蘭利研究中心，現隸屬於美國Collier公司的一款專業複合材料與金屬材料結構設計、分析和尺寸最佳化軟體。它適用於從初始設計、詳細設計到最終分析/認證的產品全生命周期。HyperSizer能自動與Nastran、Abaqus、Ansys等商用有限元軟體相結合，對整機結構進行最佳化分析，對針對各個部件自動給出安全裕度報告，可大大提高工程師的工作效率，並減輕其工作強度。

HyperSizer軟體現已廣泛套用到航空航天、船舶、風力發電以及軌道交通等領域。

基本介紹

• 軟體名稱：HyperSizer（複合材料結構最佳化軟體）
• 開發商：美國Collier公司（前身NASA蘭利研究中心）
• 軟體平台：Windows 2000/XP/Vista/7/8 & MAC
• 更新時間：2014-12
• 軟體語言：英語
• 軟體授權：收費軟體
• 產品組成：材料管理、基礎模組和高級模組
• 套用領域：航空，航天，船舶，風電等

主要功能

1.分析功能

HyperSizer結合了美國Collier Research公司、NASA、工業界及高等院校的方法，將數百種分析失效方法囊括其中，可對結構實現如下分析：

• 屈曲分析（局部屈曲、整體屈曲、後屈曲）
  
• 截面壓損分析
  
• 變形/模態（固有頻率）分析
  
• 連線校核（膠粘劑連線、機械連線）
  
• 強度分析（如Tsai-Hill，Tsai-Wu，Tsai-Hahn, Hashin, PUCK等失效準則）
  
• 剛度分析（中心變形、極限應變、剛度許用值等）
  
• 夾芯結構分析(面板褶皺、芯子剪下、芯子錯層、蜂窩塌陷等)
  
• 金屬疲勞失效分析
  
• 用戶自定義失效分析
  

2.最佳化功能

HyperSizer軟體可同時對金屬及複合材料結構進行分析最佳化。通過與有限元程式相結合，套用有限元計算得到的內部載荷，HyperSizer可快速確定最佳板/梁截面結構型式、截面尺寸、最佳材料或複合材料鋪層設計（如鋪層角度、鋪層百分比、鋪層順序等）。

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3.客戶化定製

　　HyperSizer軟體可以被其它軟體或程式調用，如Excel，MathCAD、Matlab等。同時HyperSizer也提供互動接口，用戶可以將自己的程式嵌入其中。

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4.自動生成安全裕度報告

HyperSizer可以給出所有工況條件下，所有部件完整的安全裕度報告，支持Word、Excel和Html格式輸出。

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5.總體-局部-細節設計

HyperSizer軟體適用於設計的各個階段和各層級，從概念設計到最終設計，從結構整體到局部和細節設計分析，並給出相應的安全裕度報告。

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6.分析方法與公式文檔資料

HyperSizer將所有的失效準則和計算方法，形成專業的技術文檔，向用戶開放，供用戶查看，幫助用戶更好的理解和掌握軟體。同時用戶也能對HyperSizer軟體採用的失效準則進行理論的追溯。

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7.快速最佳化分析計算

HyperSizer軟體對有限元的單元、節點和工況的數量沒有限制，在和有限元互動疊代的過程中，不需要重新劃分格線，可以快速的處理大型有限元模型。

8.內嵌豐富的材料資料庫

HyperSizer軟體本身內嵌了豐富的材料資料庫，包括金屬、蜂窩、泡沫、複合材料以及層合板，並支持用戶自定義材料資料庫。基於互動式圖形界面是的那個和修改各種材料屬性數據，同時能計算出材料的各種工程屬性數據，比如[A][B][D]矩陣、應力應變分析、各種失效準則的失效包絡線等。

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9.工程性

HyperSizer軟體概括總結了工業界比較典型的截面結構，套用工程解析法進行分析計算，並與NASA大量的試驗數據進行了驗證和確認。HyperSizer軟體將複合材料結構鋪層最佳化設計流程化，可按照軟體的步驟提示，快速實現複合材料鋪層設計。

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10.重量最佳化-製造成本平衡

HyperSizer軟體可為每種材料設定相應的價格因子（$/kg），套用該因子可對不同材料下的結構進行成本分析及對比。軟體可基於最小重量、最小成本或者二者兼之為約束條件進行最佳化設計。並允許用戶導出材料重量和成本數據到Excel表格。

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11.互動式圖形顯示界面

HyperSizer軟體的功能模組、資料庫和項目採用結構樹布局並結合圖表輸入，用戶能明確定位當前界面所在模組，不會因視窗打開過多而產生混淆。HyperSizer軟體能以圖形方式顯示最佳化後的結果，並可通過拖拉滑鼠創建切割平面，顯示截面區域的鋪層情況。

產品組成

HyperSizer軟體總共包括三個產品：

• 材料管理（HyperSizer Material Manager）
  
• 基礎模組（HyperSizer Non-FEA）
  
• 高級模組（HyperSizer FEA，含HyperFEA）
  

三個模組既獨立又結合，其中基礎模組包括材料管理的所有功能，高級模組包括基礎模組的所有功能。這三個產品可以獨立使用，並且都共享同一個內部資料庫，HyperFEA僅能被高級模組調用並實現HyperSizer軟體和有限元軟體的疊代。

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材料模組（HyperSizer MaterialManager™）

材料管理模組（HyperSizer Material Manager™）是一個高度完整的體系，儲存和管理了各種材料類型不同溫度下的屬性數據。可以實現對材料屬性的創建、修改、刪除等操作，並支持材料資料庫的導入和導出。可以獨立操作“HyperSizer Material Manager™”，也可以以無縫移植的方式將數據轉移到“HyperSizer Non-FEA™”或“FEA™”軟體包里。

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基礎模組（HyperSizer Non-FEA™）

基礎模組（HyperSizer Non-FEA™）包含了材料管理模組（HyperSizer Material Manager™）的所有功能，可以對50種不同夾芯板和加強筋壁板和梁結構形式進行複合材料層壓板分析，附加應力分析以及細節設計最佳化。針對所有工況，材料或者橫截面尺寸都可以被最佳化。通過自由體圖表（FBD）界面，施加通用邊界載荷和（或）邊界條件，採用數百種不同的失效分析方法，進行失效分析並且評估結構完整性，並給出結構強度報告。

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高級模組 （HyperSizer FEA™）

高級模組（HyperSizer FEA™）包括基礎模組（HyperSizer Non-FEA™）的所有功能，除此之外，與有限元分析軟體（FEA）相結合進行系統級（部件/整機）的有限元分析及自動完成有限元疊代。對結構細節設計的完整結果予以保留並形成報告。.

項目套用

HyperSizer憑藉著其快速的分析和複合材料最佳化能力，在國內外多個航空航天項目中取得了令人矚目的減重效果。如：

• 洛希德·馬丁公司的高空高速偵察機SR71
  
• 波音公司JSF、737RS機翼、B787垂尾
  
• 美國NASA獵戶座飛船成員艙CCM（全複合材料）
  
• ARES V（戰神5）太空飛行器側護板
  
• 龐巴迪公司的LEARJET85全複合材料公務機、C系列機翼
  
• 格魯門公司的Global Hawk（全球鷹）機翼
  

……

空客A350客機的發動機短艙也使用HyperSizer進行的複合材料結構設計和最佳化。

商飛C919客機的複合材料後機身、中央翼、平尾和垂尾也使用HyperSizer軟體進行的最佳化設計與分析。

數位化複合材料結構最佳化設計

通過數位化手段，可實現（複合材料）結構設計、分析、最佳化的一體化和高效化。

國內經銷商

HyperSizer軟體中國區代理商為：北京世紀坐標科技有限公司，專業從事於“五性”、綜合保障、PHM、結構分析和最佳化、技術出版物領域的軟體銷售和技術服務。