Wilson Sporting Goods Co. 是一家领先的高性能运动器材制造商，在开发网球拍设计时希望缩短设计周期并提高产品价值。该公司希望利用模拟、自动化和优化技术来实现这一目标。威尔逊的创新中心威尔逊实验室对探索可应用于其复合网球拍线的层压复合材料有限元分析 (FEA) 的发展特别感兴趣。他们的目标是在几何方面完成一些独特或有机的东西。在此之前，复合材料的有限元分析在球拍行业中几乎不存在。威尔逊认识到其作为叠层设计以及重量、强度、刚度和简单性优化的更好工具的潜力，决定在行业中采用该技术方面发挥主导作用。

现代摩比斯是核心汽车零部件的领先生产商，在提高电磁兼容性 (EMC) 分析过程的效率和缩短时间方面面临着挑战。该公司使用屏蔽外壳来防止电子产品受到外部场和电磁 (EM) 泄漏。然而，这些外壳的完整性常常受到用于可见性、通风或接触内部组件的孔和槽的影响。这些开口允许外部电场和磁场渗透到内部空间，在那里它们可以耦合到印刷电路板（PCB），在内部导体上感应电流和电压。因此，对于现代摩比斯来说，了解屏蔽罩在存在这些孔的情况下的电磁屏蔽效果至关重要。

空中客车直升机公司的重量与平衡 (W&B) 团队在概念化阶段面临着收集和分析数据以预测产品重量的挑战。该团队必须以标准化方式从广泛的利益相关者那里收集相关的最新数据。然而，这个过程被证明是一个障碍，减慢了数据询问和随后的决策过程。手动数据上传系统不允许创建可以由不同产品开发部门内部或供应商外部实时更新的标准化报告。 Altair 的任务是为这些问题找到解决方案。

中国商用飞机有限责任公司（COMAC）面临着设计中国第一架国产大型客机的挑战。随着科学技术的飞速发展，越来越多的机载无线电设备被安装在飞机上，导致天线数量越来越多，频率范围也非常广泛。但由于飞机本身长度有限，没有太多空间放置天线。机身引起的天线方向图畸变和天线间的电磁兼容性是人们重点关注的问题。飞机在起飞、降落或飞行过程中，可能会受到来自地面、空中或海上船舶的高功率无线电收发机的辐射，造成电磁环境问题。这些电磁波被称为高强度辐射场（HIRF），可以在机载设备周围感应电磁场或在互连电缆上感应高频电流，导致关键/关键设备功能紊乱或丢失，危及飞机安全飞行的能力和土地。另一个问题是电磁兼容性（EMC），这是随着电子设备和系统的日益复杂而逐渐建立起来的一门交叉学科。迫切需要一种全面的电磁仿真和分析工具，以消除电磁辐射场对人员和设备造成的危害，提高飞机在复杂电磁环境下的安全性和可靠性。

福特的电池核心团队在与车辆开发协同工作时面临着挑战。汽车电气化工程团队需要一个非常详细的电池阵列 CAE 模型，包括设计中考虑的每个电池和各种封装配置。这个详细的模型对于使用 CAE 模拟预测电池结构的鲁棒性是必要的。然而，当数据传递给整车团队时，详细的模型可能会增长到数百万个元素，需要大大简化。详细的电池模型与整车模型的复杂性相结合，显着减慢了周期时间，并阻碍了两个团队进行优化和设计探索的能力。

欧洲航空航天制造商 Thales Alenia Space 热衷于探索增材制造 (AM) 在其空间卫星开发项目中的潜力。该公司希望研究增材制造与设计优化技术相结合的减重潜力。面临的挑战是找到一种将这些技术与新制造技术结合使用的方法。泰雷兹阿莱尼亚宇航公司选择卫星的铝制过滤器支架作为该研究的测试用例。该支架需要其支撑部件的结构载荷、通过过滤器的气流的热载荷以及太空旅行的极端温度的独特组合。该研究的主要目标是使用设计优化技术来降低支架的热合规性，同时优化组件的重量并为增材制造工艺的最终设计做好准备。

Bremar Automotion 是一家位于澳大利亚墨尔本的工程设计公司，面临着通过全尺寸防滚架物理测试来确认计算机建模准确性的挑战。这是获得澳大利亚汽车运动联合会 (CAMS) 和国际汽车联合会 (FIA) 认证的先决条件。防滚架是任何赛车的一项重要安全功能，旨在在发生事故时保护驾驶员，特别是涉及车辆侧翻的事故。在许多车辆中，防滚架还构成底盘的主要结构，它们通常是刚度、安全性、重量和成本之间的复杂折衷方案。作为认证过程的一部分，Bremar Automotion 需要通过将 FIA 指定的防滚架载荷应用于结构来构建和测试全尺寸防滚架。需要进行破坏性测试来确认其计算机建模的准确性并向国际汽联证明其能力。

韩国气象局 (KMA) 面临着降低能耗的挑战，同时保持其新型超级计算机 4 单元（Cray® XC40™ 系统）的性能。该系统配备了超过十万个计算核心，每秒运行千万亿次计算作业，消耗大量能源并产生高热量。为了平衡运行，保持国家气象超级计算机中心 (NCMS) 处于凉爽和恒温状态至关重要。然而，超级计算机4号单元所需的能源消耗增加，给空调（A/C）系统的运行带来了巨大的负担。 KMA 需要确定处理额外能源消耗和冷却需求的要求。

全球半导体设计和制造公司德州仪器 (TI) 的 C2000 MCU 团队面临着表征其新软件产品 InstaSPIN™ 的挑战。该软件使设计人员能够识别、调整和完全控制任何类型的三相、变速、无传感器、同步或异步电机控制系统。它使用 TI 的新型软件编码器，即一种名为 FAST™（磁通、角度、速度和扭矩）的无传感器观测器，嵌入在 Piccolo 器件的只读存储器 (ROM) 中。 Dave Wilson 是 C2000 Group 的高级电机系统工程师，他的任务是描述 FAST™ 观测器的特性并为其开发数据表。然而，由于输出随时间和温度变化而变化，该过程缓慢而乏味，并且需要不断重新校准。此外，他使用的硬件没有足够的能力来测试 FAST 软件。

高等理工学院 (ÉTS) 阵风队由一群航空航天工程师、教师和学生组成，他们面临着设计、建造一艘 C 级双体船并参加“小美洲杯”比赛的挑战。比赛规则规定，双体船的长度必须小于25英尺，最大宽度为14英尺，航行面积小于300平方英尺。这提出了重大挑战，因为双体船需要在不到 18 个月的时间内建造完成。尽管水翼的表面积不到两平方英尺，但仍需要能够将整艘船及其两名船员升出水面。刚性翼帆中心的 30 英尺桅杆可承受近 4000 磅的压力，而重量不到 30 磅。该团队需要推动创新并使用尽可能最好的材料来满足这些要求。

加州理工波莫纳方程式 SAE (CPPFSAE) 团队是一支参加 Formula SAE® 竞赛的学生管理团队，在寻求在比赛中名列前茅的过程中面临着重大挑战。每年，该团队都寻求应用新材料和技术来改进他们的赛车。然而，复合材料等新材料的引入提出了新的要求以及设计和开发挑战。该团队的目标是利用每种材料的优势，例如轻质设计或刚度潜力，但每种材料都必须单独设计。当团队决定设计和优化新的轮壳时，出现了一个特殊的挑战。他们需要一个软件工具来创建复合层压板设计。他们在使碳纤维层压板预浸料符合模具方面遇到了困难，他们试图通过增加减体积周期数并改用热减体积来解决这个问题。车轮上的后加工过程也是必要的。

建筑行业正在见证建筑越来越高、越来越精致的趋势，世界上最高的摩天大楼哈利法塔高达 828 米。这个高度带来了独特的挑战，特别是在有效地将人们从底层运送到顶层方面。传统电梯系统通过位于建筑物顶层的电缆系统运行，最大运行高度可达 400 米，仅为世界最高建筑距离的一半。这需要乘客乘坐两部或更多部电梯才能到达顶层。领先的电梯公司蒂森克虏伯电梯 (ThyssenKrupp Elevator) 开发了一款电梯，该电梯使用连接到轿厢框架的电磁驱动器，无需屋顶安装电缆，并允许电梯运行 800 米的完整距离。然而，这种新系统无法承载与传统电梯一样多的重量。面临的挑战是确保新设计尽可能轻，以最大限度地提高客舱的装载能力。

Sigma Connectivity 是一家总部位于瑞典的领先开发服务组织，面临着处理各种模拟学科的挑战，例如弯曲、扭转、连接器稳定性影响和热加热。连接解决方案的开发需要研究多种应用领域。手机等产品必须通过有关这些因素的某些测试。 Sigma Connectivity 没有构建昂贵的原型进行物理测试，而是通过创建虚拟原型并在产品开发过程的早期使用仿真来节省时间和成本。然而，为了解决所有需要的模拟学科，公司必须投资软件解决方案，而这些解决方案通常来自不同的软件供应商。这导致许可工作和成本增加。 Sigma Connectivity 寻求减少软件供应商的数量，同时至少保持或理想情况下提高他们解决所需仿真学科的能力。

维克森林浸信会医学中心是生物医学科学和生物工程领域领先的研究型大学，其任务是开发用于车辆碰撞模拟的高度详细的有限元人体模型。该大学的伤害生物力学中心 (CIB) 旨在研究车祸造成的创伤后的伤害机制，以更好地了解人类对伤害的耐受性，并设计增强的安全对策。挑战在于以数学方式量化易受创伤的人体基本器官、骨骼成员和身体四肢。由此产生的医学图像数据必须准确代表一系列车辆乘员：成人（男性和女性）、儿童（3-6 岁）和婴儿。然后必须对人体数据进行离散化，以生成各种人体系统的精确有限元 (FE) 模型。然后必须整合这些模型以制定整个人体的模型，然后必须在车辆耐撞性模拟中对乘员和行人的碰撞条件进行验证。

普林斯顿大学的形状寻找实验室面临着设计可在地震区安全使用的表现力结构的挑战。重点是壳结构，这种结构是薄的、弯曲的、通常是大跨度的结构，由多种材料制成，从钢和玻璃到混凝土，甚至砖或泥。这些结构在地震中表现出了优异的性能，著名的贝壳建造者菲利克斯·坎德拉 (Félix Candela) 在 1985 年墨西哥城大地震中完好无损地保存了贝壳就是例证。然而，需要强大的计算工具来分析这些结构在地震荷载下的行为。研究人员需要研究地震期间壳体形状对建筑物性能的影响，并模拟厚度变化对地震引起的晃动响应的影响。

密歇根大学交通研究所 (UMTRI) 面临着开发有限元人体模型的挑战，该模型需要考虑年龄、性别和肥胖对车祸伤害风险的影响。现有的伤害评估工具，包括有限元人体模型，没有考虑到人群中不同的体型和成分差异。这是一个重要的问题，因为 UMTRI 对碰撞伤害数据库的分析表明，年龄、性别和体重指数 (BMI) 等乘员特征会显着影响车辆碰撞中胸部和下肢受伤的风险。面临的挑战是通过开发代表广泛人类属性的详细的、基于参数的有限元人体模型，将车辆碰撞保护范围扩大到涵盖所有车辆乘员。

航空航天业不断寻求减轻飞机重量的方法，以提高性能并降低燃料成本。 SOGECLAIR 航空航天是航空航天工业的主要供应商，面临着寻找新的开发和制造方法以减轻重量同时确保安全的挑战。他们对探索发动机吊架的新概念特别感兴趣，发动机吊架是将飞机发动机固定在机翼或机身上的关键部件。我们面临的挑战是创建一种设计，不仅可以减轻重量，还可以保持零件的刚度并减少系统零件的总数，从而缩短装配时间。

NuVasive Inc. 是一家专门从事脊柱疾病外科治疗的医疗器械公司，面临的挑战是在制造单个原型之前预测设备的性能，同时确保其安全有效。该公司希望利用计算建模和模拟来消除不好的想法，并在好想法离开绘图板之前对其进行完善。该项目的目标是采用从 CT 扫描获得的解剖几何形状并开发一个有限元模型，该模型可以评估通常使用尸体测试进行的不同椎间融合器足迹的生物力学稳定性。由于每个人的骨骼几何形状都是独特的，并且骨骼不对称，因此需要建立手动六面体 (HEXA) 网格划分方法，以便通过可重复的过程构建模型。

火车相撞虽然并不常见，但可能会造成毁灭性的影响，尤其是对经常不受保护的铁路工程师而言。前轨道车的内部设计可以承受中度到重度的冲击，但工程师控制台实际上没有受到保护，使工程师很容易受到可能危及生命的冲击伤害。 Sharma & Associates (SA) 是一家铁路行业工程解决方案提供商，发起了创建工程师保护系统 (EPS) 概念的研究。然而，SA 不熟悉必要的安全要求、可用系统或影响环境的整体性能调整，因此需要合作伙伴帮助开发新系统。 EPS 必须满足特定标准：它不能由工程师触发，也不能干扰工程师离开控制车。

亚利桑那州立大学 (ASU) 物质传输与能源工程学院 (SEMTE) 的综合模拟和计算流体实验室研究人员面临着使用商业代码 HyperMesh 作为通用预处理器来网格化复杂几何形状的挑战。光谱元素 CFD 代码 Nek5000。 Nek5000 代码需要 3D 六面体元素，这造成了困难，因为大多数 CFD 工具使用更容易为传统几何图形生成的四面体网格。研究人员希望受益于 HyperMesh 等高级网格划分工具的丰富功能，这些工具能够在使用 Nek5000 解算器代码的同时生成高质量的六面体网格。在项目开始之前，研究人员没有适当的网格划分通用流程。大多数网格划分都是使用 15 至 20 年前开发的定制工具来处理的，自那时以来更新很少。其他用户针对 MatLab 等软件中的特定问题创建了自己的网格划分工具。

平方公里阵列（SKA）项目由英国乔德雷尔班克天文台SKA组织领导，旨在挑战爱因斯坦的开创性相对论，研究第一颗恒星和星系的形成，探索宇宙中的暗能量和巨大磁场。宇宙，并回答这个古老的问题：“我们在宇宙中是孤独的吗？” SKA 将是各种类型天线的集合，包括大型碟形反射器和孔径天线，分布在很远的距离上，并作为干涉阵列一起工作。 SKA 的速度将比任何现有射电望远镜快 10,000 倍，灵敏度高 50 倍。然而，由于电缆上的电流，相邻天线和其他系统的接近可能会导致不必要的相互耦合，甚至是低水平的发射。需要最大限度地减少这种相互耦合，这需要识别耦合机制并采取措施来改善隔离。需要进行现场射频 (RF) 耦合调查，但只能在安装后进行。在设计、规划和安装阶段，必须在比例模型上并通过仿真来表征电磁 (EM) 环境。

海斯坦普是一家全球底盘部件供应商，面临着减轻后扭梁 (RTB) 悬架系统的质量并提高其耐用性的挑战。 RTB 设计是一项复杂的任务，除了满足刚度和耐久性目标之外，还需要仔细考虑弹性运动性能。实验设计 (DOE) 和优化方法用于探索可用的设计空间并最大限度地减少低成本 RTB 设计的质量。耐久性要求被认为是此类 RTB 设计的主要质量驱动因素之一。 “U 形”RTB 的设计通常需要考虑几个相互关联的目标，包括侧倾刚度和侧倾转向，这些目标受到扭转元件的形状、位置和规格的强烈影响。

3D Systems 是 3D 打印技术的先驱，纽约库珀休伊特 - 史密森尼设计博物馆邀请其参加一场重点展示创新软件和新制造方法的展览。我们面临的挑战是设计并 3D 打印出结构合理、重量轻的滑板，这种产品多年来基本保持不变。 3D Systems 团队旨在彻底改变滑板的设计和生产方式，目标是创造出比市场上其他滑板更轻的滑板。

Dorel Juvenile 是汽车儿童安全领域的市场领导者，负责开发新型儿童座椅 Maxi-Cosi 2wayPearl。我们面临的挑战是重新设计一款双向安全儿童座椅，使其能够承受增加的负载、适应更小的包装空间，并满足新的欧洲 I 尺寸安全要求。该项目的最初目标是修改现有的 Maxi-Cosi FamilyFix 座椅底座以添加后向功能。由于双向功能而增加的负载以及座椅底座封装空间的减少和修改带来了重大的工程挑战。支撑腿的更靠前的位置需要进行重大的结构改变。项目过程中引入了新的欧洲儿童安全座椅标准（I 尺寸法规），这又增加了一层复杂性，需要对座椅底座进行几乎完全的重新设计。

面临的挑战是评估船舶舵组件承受附近爆炸事件后冲击载荷的能力。这是一项至关重要的任务，因为海洋、造船和海洋工程行业的工程师面临着许多设计挑战，包括物理空间限制、极端天气条件、深水和偏远地区。这些限制为工程师开发健全、可靠和安全的操作平台创造了极端的环境。在安装改进设计的船舶舵机之前，需要评估舵组件承受附近爆炸事件后冲击载荷的能力。

菲亚特是世界上最大的汽车制造商之一，在准确模拟和消除乘用车中的吱吱声和嘎嘎声方面面临着重大挑战。这些噪音是当组件的两个部件由于特定的激励负载而相对运动时产生的，通常被客户解释为产品质量不足。此前，菲亚特只能通过测试使用接近最终设计生产的物理组件来研究这些噪音的可能性。如果发现任何噪音问题，团队只能采取快速修复措施，这通常既耗时又昂贵。菲亚特的 NVH（噪声、振动和声振粗糙度）部门希望探索在虚拟设计阶段研究吱吱声和嘎嘎声的潜力，使用基于仿真的方法，该方法可以在工具内实施，围绕该工具可以构建新的设计流程。

贝克休斯是一家领先的油田服务、产品、技术和系统供应商，在验证先进油井衬管方面面临着重大挑战。该公司的客户在充满挑战的市场中运营，在深水和北极地区进行海上钻探，完善页岩和水力压裂技术，并始终遵守严格的环境和安全法规。他们还必须应对技术挑战，例如更深的井、极端压力和温度以及非常规地质变化。产品可靠性、安全性、上市速度和成本控制对于行业的成功至关重要。为了保持竞争力，石油和天然气服务公司必须确保可靠地制造正确的产品，并领先于竞争对手满足客户的期望。创建具有成本效益、安全且可靠的可扩展尾管悬挂器所面临的挑战需要在整个产品开发过程中使用模拟。

杨百翰大学 (BYU) 机械工程系面临着重新设计高级工程设计课程 ME 471 的挑战，该课程已教授了 30 多年。该课程由课堂和实验室组成，强调理论概念和实用 CAE 技能。重新设计课程的目标是增加网络设计项目的能力，以便学期项目可以由来自全球各个工程大学的团队协作完成。课程网络的主要挑战是通过增加跨文化能力要求来实现学生学习体验的全球化。其中包括提供在种族或文化多样性团队中工作或领导的经验，了解文化对产品设计和制造的影响，以及理解文化差异如何影响工程任务的执行方式。

诺丁汉大学是一所世界一流的学府，拥有超过 43,000 名学生和 100 多个研究小组。该大学的高性能计算 (HPC) 设施支持科学、医学和工程等各个领域的研究。然而，该大学在有效管理多样化的计算工作量方面面临着挑战。 HPC 服务经理 Colin Bannister 博士热衷于最大限度地提高大学 HPC 设备投资的效益。该大学需要一个强大、灵活的工作负载管理套件来确保效率、可用性和性能。所需的系统应该能够有效调度计算工作负载、监视和分析工作负载、提供易于使用的界面并生成简单的管理报告。

由于复杂的设计形状和主要是手工制造工艺，大批量且经济地生产碳纤维增强塑料 (CFRP) 部件是一项重大挑战。这限制了纤维复合材料的生产只能是小系列或单一产品。尽管CFRP部件具有理想的性能，例如轻质潜力和优异的机械性能，但其复杂的设计和成本密集的制造工艺一直是其缺点。纤维补片预成型（FPP）方法是在空中客车集团创新公司的领导下开发的，能够通过软件铺层计划自动生产复合材料预成型件。然而，下一个挑战是创建适合大规模生产和高效加工纤维补片的制造设施。这催生了 SOWEMA 研究项目，该项目旨在使用 FPP 方法开发灵活且全自动的制造工艺。