Symulacje strukturalne

Istotnie, zdarza nam spotkać się z przekonaniem, że „jeśli coś działa, to lepiej tego nie ruszać”. Warto jednak podkreślić, że trzymając się takiego podejścia firmy narażają się na znaczne koszta związane z przewymiarowaniem oraz wypuszczaniem na rynek produktu niezoptymalizowanego. Wdrożenie analiz cyfrowych pozwala łatwo zrozumieć dlaczego konstrukcja została zaprojektowana akurat w ten sposób, a następnie rozwinąć koncepcję, przetestować możliwe (tańsze) alternatywy, materiały czy też zidentyfikować potencjale problemy jeszcze przed wypuszczeniem na rynek. Symulacje są coraz bardziej powszechne w przemyśle – nie pozwól by konkurencja pierwsza zdecydowała się na nowy krok!

Jedną z naczelnych wad podejścia poprzez obliczenia ręczne czy też arkusz kalkulacyjny jest ilość wprowadzanych założeń/uproszczeń na etapie budowy modelu (geometria, obciążenia, tolerancje, …). Wyniki bardzo często uzyskuje się jedynie dla wybranych punktów, nie mamy dostępu do wizualizacji, a same zmiany wymagają dużo czasu. W rzeczywistości tylko niewielki fragment problemów inżynierskich może być w ten sposób analizowana. Badania cyfrowe dają dostęp do bogatych narzędzi wizualizacyjnych, szybkich iteracji, uzyskania wyników dla skomplikowanych geometrii oraz złożeń czy finalnie wglądu w aspekty konstrukcji, których nie liczy się na papierze (utrata stateczności, ryzyko wejścia w rezonans, odpowiedź na wymuszenia dynamiczne etc.).

Testy fizyczne są wysoce miarodajne, jednak jednocześnie ograniczone do niewielkiej części wartości mierzalnych (czujniki pomiarowe, sprawdzenie czy coś pęknie itd.). Symulacje pozwalają uzyskać holistyczny wgląd we wszystkie aspekty które pozostają niedostępne dla testu fizycznego (pełna mapa naprężeń, energie, podatność konstrukcji na zmianę kierunku lub wielkości obciążenia i wiele więcej). Co więcej, weryfikacja prototypów w drodze testów fizycznych jest wysoce kosztowna i czasochłonna, szczególnie gdy trzeba wykonać kilka testów lub testy zmęczeniowe. Podsumowując…

1. Analiza konstrukcji i porównanie alternatyw projektowych zachodzi zanim test się rozpocznie. Tym samym możemy przetestować fizycznie jedynie najlepsze koncepcje.
2. Efektywniejsze testowanie (wiemy, gdzie spodziewać się obszarów krytycznych, gdzie to umieścimy czujniki)
3. Łatwiejsze planowanie sekwencji testowej (szczególnie ważne dla kosztownych/złożonych prototypów)
4. Osiągnięcie zbieżności między testem fizycznym, a symulacją pozwala wyrobić dobre praktyki, poprawki oraz wiarygodną bazę danych materiałowych. Symulacje stają się tzw. symulacjami „high-fidelity” (wysokiej wierności).
5. Połączenie pozwala w pełni zrozumieć przyczyny dla których produkt zawodzi
6. Wartość dodana: lepsze decyzje ulepszające produkt w oparciu o wyniki symulacji i testów
7. Redukcja liczby prototypów
8. Szybszy czas dostarczenia produktu na rynek

Gdyby patrzeć powierzchownie, to faktycznie dla „klasycznego MES” używanego na końcu fazy rozwoju produktu proces może wydawać się dłuższy (dyskretyzacja, interpretacja wyników, porównanie alternatyw czy czas kalkulacji dla dużych problemów nieliniowych). Ważne jest jednak zmiana nastawienia i spojrzenie całościowe – symulację chcemy zaimplementować jak najwcześniej w fazie projektowania. Tym samym redukujemy złożoność modelu, czas obliczeń oraz wcześnie analizujemy wiele możliwych studiów projektowych (np.: który rozkład żeber zapewnia największą sztywność). Podążając tą drogą możemy finalnie zdecydować się na tylko jeden pełny model dyskretny, którego przeliczenie zlecamy na chmurze na nawet 192 rdzeniach!

DPS Software działa na polskim rynku już od przeszło 26 lat. Szkolimy pracowników działów konstrukcyjnych, produkcyjnych, analityków wytrzymałościowych jak i osoby, które wcześniej nie miały do czynienia z analizami cyfrowymi – wspólnym mianownikiem wymienionych grup jest pełna operatywność w ramach oferowanych przez nas rozwiązań po odbyciu treściwych, ustrukturyzowanych kursów. Wychodzimy z założenia, że inżynierowie powinni efektywnie projektować oraz weryfikować swoje konstrukcje, a software (czy też jak zwykliśmy mówić „klikologia”) nie może stać ich na drodze. Skuteczność wprowadzania użytkowników w narzędzia analityczne potwierdza też ilość wdrożonych rozwiązań – ponad 50.000 licencji komercyjnych tylko i wyłącznie z portfolio SOLIDWORKS Desktop na całym świecie. Decyzje projektowe podejmowane w oparciu o wiarygodne wyniki (a nie przeczucie) znacznie zwiększą know-how Twojego zespołu nieuchronnie zapewniając też przewagę konkurencyjną.

W 1983 r. powstała National Agency for Finite Element Methods and Standards, szybko skrócona do akronimu NAFEMS, jako grupa specjalnego zainteresowania, której celem jest promowanie bezpiecznego i niezawodnego stosowania elementów skończonych i technologii pokrewnych.

W czasie, gdy pisano tę misję, społeczność inżynierów zajmowała się przede wszystkim dokładnością kodów analizy naprężeń, które opierały się głównie na metodzie elementów skończonych. Początkowe wysiłki koncentrowały się na opracowaniu standardowych „wzorców”, na podstawie których można by testować kody. NAFEMS opublikował wyniki tych testów porównawczych dla różnych kodów, a branża oprogramowania szybko zareagowała, przyjmując te testy jako metodę ulepszania i weryfikowania dokładności kodów. Obecnie większość głównych dostawców rutynowo stosuje testy wzorcowe NAFEMS w ramach ciągłego procesu kontroli jakości.

Testy NAFEMS przeprowadzono również w oparciu o wzorcowe moduły analityczne znajdujące się w naszym portfolio (głównie SOLIDWORKS Simulation) dla różnych typów analiz (statyka liniowa, badania nieliniowe, duże przemieszczenia, analizy termiczne, badania drgań swobodnych i wymuszonych oraz analizy kompozytów). Przykładowe symulacje w SOLIDWORKS Simulation odwzorowywały dokładną geometrię, definicję materiału oraz obciążenia i warunki testowania z referencyjnej publikacji NAFEMS. Wyniki oferowanych rozwiązań są dokładne. W przypadku większości testów porównawczych zaobserwowana różnica w stosunku do odniesienia mieści się w granicach 2%.