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Software HyperX y HyperSizer

HyperSizer es un software de ingeniería asistida por computadora (CAE) utilizado para el análisis de tensiones y la optimización del dimensionamiento de estructuras metálicas y ...

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HyperSizer es un software de ingeniería asistida por computadora (CAE) utilizado para el análisis de tensiones y la optimización del dimensionamiento de estructuras metálicas y compuestas. Desarrollado originalmente en la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU . (NASA) como ST-SIZE, fue licenciado para uso comercial por Collier Research Corporation (ahora conocida como Collier Aerospace ) en 1996. Se añadió código propietario adicional y el software se comercializó con el nombre de HyperSizer. [ 1 ]

HyperSizer fue sucedido por HyperX en 2022, [ 2 ] que fue desarrollado originalmente en NASA Langley y fue licenciado para uso comercial por Collier Research Corporation en 1996. [ 3 ]

Historia

HyperSizer

HyperSizer se desarrolló a partir del código de investigación ST-SIZE del Centro de Investigación Langley de la NASA (LaRC). ST-SIZE se desarrolló originalmente porque la NASA identificó la necesidad de métodos precisos para formular la rigidez de los paneles y los coeficientes de expansión térmica, lo que llevó al desarrollo de ST-SIZE entre 1988 y 1995. Otra necesidad era la reducción de masa en aeronaves de alta velocidad y la reducción de peso para la optimización. ST-SIZE fue desarrollado por un equipo de ingenieros que trabajaban en el avión aeroespacial nacional X-30. [ 4 ] Se crearon dos versiones principales de ST-SIZE. La versión original incluía formulaciones para términos de rigidez y coeficientes de expansión térmica basados ​​en aproximaciones que se suelen tomar en los métodos de diseño tradicionales. En 1990, se creó una versión de ST-SIZE para el diseño estructural y la predicción de peso. A partir de 1991, se desarrolló un nuevo método para la formulación de propiedades de paneles reforzados. Primero se desarrolló un método para incluir datos de láminas compuestas y laminados en la formulación de propiedades estructurales de paneles reforzados. Se crearon coeficientes térmicos para manejar gradientes de temperatura tanto en el plano como a través del espesor para membrana, flexión y acoplamiento membrana-flexión. Luego se desarrolló un método para ingresar estos coeficientes de expansión térmica y flexión en la versión de software MSC de Nastran para análisis de elementos finitos (FEA) usando un modelo con un solo plano de elementos finitos. [ 5 ] [ 6 ] Se admiten otros solucionadores como I-DEAS .

En mayo de 1996, Collier Research Corporation se formó en Hampton, Virginia, a partir del equipo de diseño original de ST-SIZE, del cual formaba parte Craig S. Collier. Collier Research obtuvo una licencia exclusiva para todos los usos y se convirtió en la primera empresa en licenciar software de la NASA para uso comercial. [ 1 ] Combinaron el código de investigación protegido por derechos de autor de NASA LaRC ST-SIZE con otro software propietario de la empresa; el software resultante se denominó HyperSizer. [ 7 ]

HyperX

HyperSizer se desarrolló a partir del código de investigación ST-SIZE del Centro de Investigación Langley de la NASA (LaRC). ST-SIZE se desarrolló originalmente porque la NASA identificó la necesidad de métodos precisos para formular la rigidez de los paneles y los coeficientes de expansión térmica, lo que llevó al desarrollo de ST-SIZE entre 1988 y 1995. Otra necesidad era la reducción de masa en aeronaves de alta velocidad y la reducción de peso para la optimización. ST-SIZE fue desarrollado por un equipo de ingenieros que trabajaba en el avión espacial nacional X-30. [ 8 ]

Se crearon dos versiones principales de ST-SIZE. La versión original incluía formulaciones para términos de rigidez y coeficientes de expansión térmica basados ​​en aproximaciones que se suelen utilizar en los métodos de diseño tradicionales. En 1990, se creó una versión de ST-SIZE para el diseño estructural y la predicción de peso. A partir de 1991, se desarrolló un nuevo método para la formulación de propiedades de paneles rigidizados. Primero se desarrolló un método para incluir datos de láminas compuestas y laminados en la formulación de propiedades estructurales de paneles rigidizados. Se crearon coeficientes térmicos para manejar gradientes de temperatura tanto en el plano como a través del espesor para membrana, flexión y acoplamiento membrana-flexión. Luego se desarrolló un método para introducir estos coeficientes de expansión térmica y flexión en la versión de Nastran del software MSC para análisis de elementos finitos (FEA) utilizando un modelo con un solo plano de elementos finitos. [ 9 ] [ 10 ]

En mayo de 1996, Collier Research Corporation se formó en Hampton, Virginia, a partir del equipo de diseño original de ST-SIZE, del cual formaba parte Craig S. Collier. Collier Research obtuvo una licencia exclusiva para todos los usos y se convirtió en la primera empresa en licenciar software de la NASA para uso comercial. Combinaron el código de investigación protegido por derechos de autor de NASA LaRC ST-SIZE con otro software propietario de la compañía; el software resultante se denominó HyperSizer. [ 11 ]

Usos

avión a reacción con un ala larga
Hypersizer se utilizó para diseñar GlobalFlyer .

Los clientes comerciales utilizan el software HyperSizer para diseñar y analizar materiales compuestos y estructuras metálicas. Por ejemplo, la industria del diseño de turbinas eólicas utiliza el programa para diseñar palas de 100 metros de longitud que sean ligeras y fáciles de fabricar. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

Comenzando con el Módulo de Tripulación Compuesto (CCM) de la NASA para astronautas de la nave espacial Orion , [ 15 ] el CSeries y el Learjet 85 de Bombardier Aerospace , HyperSizer se ha utilizado en proyectos que son principalmente o totalmente estructuras compuestas. [ 16 ] El Scaled Composites GlobalFlyer, que batió récords, fue diseñado con la ayuda de HyperSizer, [ 4 ] así como el Explorador del Entorno de la Atmósfera y el Polvo Lunar . [ 14 ]

Los códigos anteriores estaban originalmente destinados a la predicción de peso, pero evolucionaron hasta convertirse en herramientas capaces de evaluar la integridad estructural y encontrar tamaños y materiales óptimos. HyperSizer versión 6.1, lanzada en mayo de 2011, contiene un conjunto integrado de predicciones de análisis de fallas verificadas mediante datos de prueba. Las nuevas capacidades optimizan la fabricación. [ 17 ] Se han añadido capacidades que incluyen: macromecánica, micromecánica , análisis de modos y efectos de falla , conceptos de paneles, optimización de compuestos e integración con el software Abaqus FEA . [ 18 ]

HyperSizer ofrece dos versiones: Pro y Express. Ambas permiten analizar y diseñar laminados y paneles sándwich, actualizar el modelo de elementos finitos (FEM) e informar sobre los márgenes. HyperSizer Express (lanzado en 2016) ofrece las funcionalidades clave de HyperSizer Pro en un paquete intuitivo dirigido a ingenieros de materiales compuestos. Si bien HyperSizer Pro se especializa en el sector aeroespacial y de lanzamiento espacial, las aplicaciones de Express incluyen los sectores automotriz, de artículos deportivos, médico, industrial y naval. [ 19 ]

En cambio, HyperX se utiliza para realizar análisis estructurales y optimización de peso para vehículos metálicos y compuestos. Los casos de uso de HyperX incluyen el velero de carreras de fibra de carbono propulsado por cometa SP80, [ 20 ] la arquitectura naval e ingeniería oceánica de la Universidad de Hongik en Corea del Sur y la pala de turbina eólica de fibra natural compuesta de Samwon Millennia, Inc., [ 21 ] y un estudio de caso de bicicleta eléctrica de fibra de carbono realizado por Flanders Make y 4RealSim. [ 22 ]

Detalles

HyperSizer está escrito en Fortran y Visual Basic y contiene más de 400.000 líneas de código. El software es compatible con Microsoft Windows 7 , Windows 8 y Windows 10. [ 2 ] La versión 6.1 (lanzada en mayo de 2011) se integró con solucionadores FEA en un bucle iterativo que realiza estudios de viabilidad y examina posibles candidatos de diseño. HyperSizer garantiza la integridad estructural a través de análisis de fallos. Aumenta la fabricabilidad al minimizar las caídas de capas, identificar los límites de adición/eliminación de transición de laminado y definir las formas de las capas. [ 23 ] [ 24 ] HyperSizer compite en el mercado de software de análisis y dimensionamiento con Firehole Composites , ESI y ESAComp, entre otros. HyperSizer Pro fue calificado como el primero en "herramientas del mes" por la revista Desktop Engineering en julio de 2011. [ 25 ] HyperSizer Express fue nombrado "Elección del editor" por Desktop Engineering en marzo de 2016. [ 26 ]

HyperX está escrito en código C# , que opera sobre tablas de bases de datos relacionales SQL . Es compatible con los sistemas operativos Windows 8 , Windows 10 y Windows 11. [ 27 ]

Referencias

  1. 1 2 "Software de análisis y diseño estructural" . Spinoff . NASA. 1997. Archivado del original el 1 de diciembre de 1998. Recuperado el 14 de agosto de 2011 .
  2. 1 2 "Requisitos del sistema" . hypersizer.com . Consultado el 18 de marzo de 2025 .
  3. ↑ "Cronología" . Collier Aerospace . Consultado el 18 de marzo de 2025 .
  4. 1 2 Sheri Beam (3 de noviembre de 2008). "Collier regresa a su futuro en Langley" . Noticias de investigadores . Centro de Investigación Langley de la NASA . Recuperado el 14 de agosto de 2011 .
  5. ↑ "Collier Research Corporation" . Socios . MSC Software . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  6. ↑ Craig Collier; Phil Yarrington; Mark Pickenheim (septiembre de 1998). "Optimización del diseño con HyperSizer" (PDF) . Actas de la Conferencia de Usuarios de las Américas . MSC . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  7. ↑ "Software optimiza diseños desde naves espaciales hasta turbinas eólicas | NASA Spinoff" . spinoff.nasa.gov . Consultado el 20 de junio de 2023 .
  8. ↑ Beam, Sherri (3 de noviembre de 2008) ."Collier retoma su futuro en Langley"" . Noticias para investigadores . Archivado del original el 12 de julio de 2023 . Consultado el 17 de julio de 2025 .
  9. ↑ "Collier Research Corporation" . MSC Software . 22 de agosto de 2011.
  10. ↑ Collier, Craig; Yarrington, Phil; Pickenheim, Mark (octubre de 1998). "Optimización del diseño con HyperSizer" (PDF) . Conferencia de usuarios de MSC Americas, Universal City, CA.
  11. ↑ "Software optimiza diseños desde naves espaciales hasta turbinas eólicas | NASA Spinoff" . spinoff.nasa.gov . Consultado el 18 de marzo de 2025 .
  12. ↑ "Los materiales y los métodos de diseño buscan la pala de 100 m" . Ingeniería eólica . 10 de mayo de 2011. Archivado del original el 17 de mayo de 2011. Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  13. ↑ Craig S. Collier (1 de octubre de 2010). "De las alas de los aviones a las palas de las turbinas eólicas: el software de la NASA regresa a la Tierra con aplicaciones de energía verde" . Tech Briefs . NASA . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  14. 1 2 Luke Abaffy (8 de junio de 2011). "Software para optimizar diseños compuestos" . Engineering News-Record . Recuperado el 23 de agosto de 2011 .
  15. ↑ "El módulo de tripulación de material compuesto supera las pruebas críticas de la NASA" . Materiales compuestos de alto rendimiento . Composites world. 14 de diciembre de 2009. Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  16. ↑ Karen Wood (1 de noviembre de 2010). "La cabina presurizada de material compuesto del Learjet 85 reduce los costos" . Composites World . Materiales compuestos de alto rendimiento . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  17. ↑ Beth Stackpole (13 de mayo de 2011). "HyperSizer v6 se centra en la optimización de la fabricación" . Noticias de diseño . Consultado el 17 de agosto de 2011 .
  18. ^ "Corporación de Investigación Collier" . Alianza Simulia . Sistemas Dassault . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  19. ↑ "Comparación de software" . Collier Aerospace . Consultado el 20 de junio de 2023 .
  20. ↑ admin (26-04-2022). "Composites World - JEC World 2022 preview" . Collier Aerospace . Consultado el 25-07-2025 .
  21. ↑ admin (5 de mayo de 2022). "Nuevo software HyperX® de Collier Aerospace dimensiona palas de aerogeneradores de material compuesto reforzado con fibra natural" . Collier Aerospace . Consultado el 25 de julio de 2025 .
  22. ↑ Pelfrene, Joren (30 de agosto de 2025). "Optimización de una bicicleta eléctrica de fibra de carbono en cuanto a peso y facilidad de fabricación" . Flanders Make . Consultado el 25 de julio de 2025 .
  23. ↑ "Detalle del historial de versiones" . Hypersizer . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
  24. ↑ Beth Stackpole (13 de mayo de 2011). "HyperSizer v6 se centra en la optimización de la fabricación" . Noticias de diseño .
  25. ↑ "Herramientas del mes: Nuevos productos para ingenieros" . Desktop Engineering . Junio ​​de 2011. pág. 46. Consultado el 23 de agosto de 2011 . 
  26. ↑ "Selección del editor: HyperSizer Express" . Desktop Engineering . Marzo de 2016. pág. 1. Consultado el 8 de noviembre de 2018 . 
  27. ↑ "Soporte de HyperX" . support.collieraerospace.com . Consultado el 25 de marzo de 2025 .

Lecturas adicionales

  • Craig S. Collier (octubre de 2001). "Transferencia de tecnología de optimización estructural y de materiales HITEMP" (PDF) . Informe de contrato de la NASA 2001-211166 . Archivado del original (PDF) el 22 de enero de 2004. Consultado el 14 de agosto de 2011 .
  • Sitio web oficial de HyperSizer