复合材料因其轻量化和高性能特性已经在航空航天行业使用了多年。不过，产品对重量的要求不仅限于飞机。相反，汽车制造商也日益将复合材料视为实现最小化质量和最大化燃油经济性的关键。

在设计复合材料时，面临诸多挑战，尤其是在模拟碰撞等复杂工况下。需要考虑的设计变量数量庞大，这些变量由复合材料的铺层顺序和纤维方向形成。此外，复合材料的高成本会导致高端运动型汽车的成本增加，这也是一个重要考虑因素。

高效建模

Gordon Murray Design (GMD)这家英国汽车设计公司坚信，复合材料在汽车制造领域具有巨大的潜力。为了充分展现这种材料的优势，该公司开发了一种名为“iStream”的创新流程，专门用于高效制造轻量化混合材料汽车和高容量汽车。

仿真工程师将改进复合材料的虚拟建模以匹配物理测试的结果。第一个任务就是为iStream建立精确的三合板材料模型。这些复合板被认为是代替金属的较轻的方案，同时保证强度和刚度，并且维护成本低，而且避免了腐蚀问题。

仿真工程师被需要建立一个精细调教的iStream底盘CAE模型，以研究在前碰和侧碰时载荷的传递路径。为此，GMD公司提供了一系列详细的材料信息，包括玻璃纤维薄片、软核以及用于结合复合板和框架的结构胶粘剂。

使用AltairHyperWorks，仿真工程师能够建立由1D梁单元和壳单元组成的有限元模型，以描述车辆结构的各个部件。这种建模方法主要依赖于Altair的离线技术能力，从而大大加快了建模的耗时过程。此外，这种方法使仿真工程师在设计阶段就能够预测和评估复合材料的虚拟模型，从而对设计方向进行快速探索和控制。这种加速分析的过程使GMD公司能够研究更多的设计方案，并在较短的时间内找到优化的配置。

理解复合材料性能是开发环节中的重要步骤，因为在汽车行业，对复合材料的掌握还不如金属材料那样熟练。当对零部件的材料性能有足够的了解后，可以对材料进行仿真，这种仿真将超越单个零部件的范畴，达到整个系统特性的级别。这样，子系统和全局系统都可以被分析，以便工程师查看系统在承受负载时各部件之间的相互作用。