Симулация на движението на инструментите
Част 2: Динамични Решения
От простите кинематични конструкторски проверки до мащабни нелинейни анализи, днешният софтуер ви предоставя леко и бързо детайлната информация, от която се нуждаете.
Pamela J. Waterman
Фигура: ANSYS осигурява софтуерна система с общо предназначение, която може да бъде използва
aн за твърди и гъвкави динамични модели или каквито и да е комбинации, илюстрирани в този пример. Снимка ANSYS
Индивидуални решения
Програмистите на MSC.Software са на мнение, че интегрирането на различни технологични решения предлага по-ускорен подход, отколкото чрез използване на отделни пакети и отваря симулационната технология към по-широка аудитория. Най-новата инициатива на компанията – решение за подвижни структури съчетава MD Nastran и MD Adams в рамките на своите MD решения. Последният поддържа собствените CAD файлове на CATIA, Pro/ENGINEER и NX, и се опира на опита на Nastran и Adams линиите за многотелни, функционални решения за виртуално прототипиране.
Признавайки, че моделирането на цялата сглобена единица с крайни елементи като система за прогнозиране, може да достигне до много висока цена, MD Adams включва набор от целеви модули с MD Adams/Basic Package, ядрото на продукта, за да се провери първоначално движението на твърдото тяло. Потребителите могат да включват гъвкави свойства на компонентите и лесно да прехвърлят данни към и от приложенията за анализ на крайните елементи (FEA), също както MD Nastran използва симулационните възможности гъвкавото тяло чрез MD Adams/Advanced Package.
MD Adams/Advanced Package предлага също и възможността за едновременно симулиране на механизми и системи за контрол, като например при оценка на ефективността на спирачната система с и без контрол на траекторията. Dave Johnson, маркетинг мениджър на софтуерни продукти в MSC.Software, отбелязва, че пакетът може да бъде полезен за наборите от инструменти и библиотеки, специфични за индустрии като космическата, автомобилната и железопътната.
Фигура: Сложното управление дава възможност на роботите да работят безпроблемно.. SIMULIA Abaqus анализира движението им по затворена крива и така спомага за определянето на логиката при тяхното програмиране. Снимка от SIMULIA.
Подходът SIMULIA на Abaqus е фокусиран върху FEA, динамичната страна на анализите, но признава необходимостта от гладки, мащабируеми връзки между своите анализи и основните симулационни движения. David Fox, директор „Механични технологии” в SIMULIA казва, "Ние добавяме съвместни ограничения и възможността гъвкавите детайли да се превърнат в неогъваеми. След това можете да стартирате динамика на сглобената единица и да получите един и същи резултат в кода за движение, когато поведението е доминирано предимно от твърдо движение."
Фигура: LMS Virtual.Lab Powertrain Motion предвижда моделирани шаблони, които помагат на потребителите при изграждането на подробни модели на поведение на сглобени единици или на специфичните сглобки. Снимка LMS Intl.
Abaqus/Standard пакета е приложим за FE анализи където ниските скорости са динамично вмъкнати, докато Abaqus/Explicit може да бъде приложен към частта на високите скорости, където доминират нелинеарните преходни зони. Комбинацията предлага баланс между анализи с висока точност при пълна деформация и оптимизиране на времето за изчисления. Fox обяснява: "Вградили сме функциите на симулации на движение, като например общи нелинейни ограничения, но без математически съкращения. Това ви осигурява симулация с големи деформации и нелинейно поведение на материала, което включва инерционен ефект в резултат от бързото движение."
Структурата на LS-DYNA, основното предназначение на FE програмата на LSTC, позволява на потребителите да приспособят даден анализ, както към данните, така и към разположението му по отношение на компютърните ресурси. Например, твърдотелните системи, определени само от плътността и геометрията на тялото, могат да бъдат анализирани опростено, за да се получи основна информация за движението и товара. Такива анализи, лесно биха се повеждали чрез настолни компютри.
Следват линейни структурни анализи, ограничени до малки премествания, тъй като те изискват само основни константи на еластичност. Резултатите от тях позволяват на инженерите да се уверят, че техните конструкции работят под границите на пълен товар. Конструкторите могат също да увеличат сложността на анализа, чрез добавяне на възможности за контакт между детайлите на модела, като го подложат предварително на такива въздействия.
Накрая, движенията, включени в изчисленията, рутинно извършвани от LS-DYNA, отразяват високия клас възможности на софтуера. Твърдотелните модели трябва да си взаимодействат с големи деформации по конструкцията на превозното средство, последният модел е с повече от един милион елементи и генерира едновременно повече от десет милиона обикновени диференциални уравнения. Пълният анализ трябва да включва материалните модели при стомана, гума, стъкло, плат и смеси; да позволява контакт почти навсякъде, и няколко взаимодействия с флуидна структура за разгръщане на въздушни възглавници. Не е учудващо, че това ниво на анализ изисква мощни изчислителни групи.
Фигура:MSC SimEnterprise осигурява интегрирани FEA решения, които работят с MSC SimXpert. Моделите включват интегрирани гъвкави компоненти за по-добро прогнозиране на пълното представяне на системата, както в пълната симулация на представянето на това превозно средство. Снимка MSC Software
MOTION SIMULATION IN THE BIG PICTURE
Международните LMS пазари, предлагат необикновено големи софтуерни семейства, включващи симулация, физически и виртуални тестове на поведението на системата при реални условия. Продуктите на LMS Virtual.Lab Motion са съсредоточени върху анализа на такива характеристики като устойчивост, шум, вибрации и акустика. Някои са FE-базирани, а други използват други модални тестови измервания като входни данни. В рамките на опцията Flexible Bodies, редица от FEA интерфейсите са предвидени за Nastran, ANSYS и Abaqus.
LMS бизнес моделът е интелигентен, от една страна след като сте закупили софтуерно ядро, можете да си купите "ключовете" за достъп до всеки от неговите десетки конкретни приложения или модули, в зависимост от нуждите си. LMS също приветства включването на 1D моделиране чрез своите LMS Imagine.Lab решения за оптимизиране на изискванията за ефективност в различни области (като термични системи за управление и контрол) и интегрирането им в двупосочен обмен с 3D симулационен механизъм.
Друга компания, която разшири своя принос в областта на продуктовия анализ е Cranes Software. Заедно със своите дъщерни дружества Engineering Technology Associates (ETA), двете компании покриват приложните решения с общо предназначение и тези със специфични приложения. В рамките на семейство продукти NISA, предназначени за анализи, готовият пакет NISA / DYMES използва смесен комплекс от нелинейни диференциални уравнения за изчисляване на времевата история на твърдотелните мулти-системи, независимо дали става въпрос за движения (кинематика) или за изчисление на сили (динамика). Тези резултати могат да бъдат използвани за провеждане на „стрес анализи” чрез динамични или статични модули за анализ на NISA.
Vipul Kinariwala, продуктов мениджър в NISA, казва, че основна черта на NISA/DYMES е нейната способност да съчетава напълно противоположни динамични анализи. Според него "Ако искате да проектирате механизъм за контрол, за да се постигне определена задача, е нужно софтуерът да преизчислява вместо вас – ре-инженеринг." Чрез определяне на граници на натоварването, в много случаи се определя и типа на контрол на силите, които могат да бъдат необходими за постигане на желаните резултати.
За да разшири възможностите на своя анализ, Cranes’ ETA group прави маркетинг на VPG/Structure, наред с други свои продукти, където VPG се използва за виртуално тестово поле. Този софтуер позволява на потребителя да създават гъвкави системи, включващи подвижни части, съчетава кинематични/динамични анализи, използвайки FEA методи. Например, потребителите биха могли да изследват поведението на неподвижна система, монтирана на гъвкава рамка; мощността на днешните настолни компютри прави тази задача постижима в съвсем разумни срокове. Като бонус, наследствените Adams модели могат да бъдат импортирани и превърнати в VPG модели.
Предлагането на такъв диапазон от възможности е също повтаряща се тема при ANSYS, който е включен към гъвкавата динамика още от 1972 година. Steve Pilz, старши продуктов мениджър, казва: "Ще ви дадем инструмент, който започва от 3D моделите и ви позволява да прототипирате своя модел, да се промени параметрично конструкцията, както и да се правят бързи конструкторски анализи. Също така ще ви дадем инструментите, които са необходими по време на целия път до края, както и пълните гъвкави преходни динамични анализи."
ANSYS Rigid Dynamics е инструментът, който ANSYS Workbench добавя към ANSYS Structural, ANSYS Mechanical или дори към ANSYS Multiphysics софтуера. Това спестява време за отстраняване на проблеми при образеца. След като е разработен твърдотелен модел, потребителите могат лесно да конвертират детайлите, които ги интересуват от гъвкави до твърдотелни за една по-цялостна динамична симулация.
Pilz добавя "Един от аспектите на потребителските аспирации е автоматичното съвместно производство на ANSYS. Разчитаме модела и заявяваме, на базата на близостта между детайлите, както и на това, че има съвместна дейност между един или друг тип. Тогава потребителите могат да променят мястото или типа. За динамичния потребител това е толкова атрактивно, както създаването на автоматичен контакт за FEA потребителите. "
Интегрирано с HyperWorks CAE technology на Altair Engineering, Altair MotionSolve е пакет за високоскоростен анализ, който може да оцени конструкцията чрез нелинейна динамика, кинематика, линейни, статични или квази-статични изследвания. Свързани модели, съдържащи редица големи гъвкави части, MotionSolve включва такива модерни елементи за моделиране като деформируеми криви и повърхнини, общ 3D контакт (за да се симулира сблъсък, придвижване или плъзгане), редица ограничения, както и не механични елементи, като например сензори и дефинирани от потребителя алгебрични променливи.
Kshitij Kulkarni, мениджър бизнес развитие в областта на многотелната динамика в Altair, признава необходимостта да се работи с набор от изчислителни ресурси. Той казва: "Въпреки че в действителност всяка система е с динамичен характер, анализът може да бъде идеализиран до квази-статичен (без инерционни сили) анализ, ако механизмът се движи много бавно. Това намалява цената за изчисления. "MotionSolve също така помага на потребителите да спестят време работейки с моделите-наследници като Adams и подкрепя трансфера на данни (bulk data file - BDF) между FE и многотелните динамични домейни.
Допълнителна и мощна MotionSolve функция е командният файл. Чрез него, потребителите могат да активират или деактивират моделираните елементи по време на процеса, както и да променят техните качества по време на симулацията. Софтуерът може да управлява и гъвкавите тела, подложени на големи цялостни твърдотелни движения; Също така, линейната деформация, е нанесена в горната част на твърдотелното движение. За създаването на първоначален модел, потребителите имат на разположение два визуални интерфейса, моделиращата среда MotionView на Altair, приспособена за многотелни системи, както и класически Hyper-Mesh процесор.
Решение за всеки потребител
Независимо дали имате нужда от прости кинематични прегледи на системата си или от пълен набор от нелинейни гъвкави многотелни изследвания, има подходящ софтуерен пакет за анализ точно за вас. И не забравяйте старата мъдрост, че снимката има стойност, колкото хиляда думи! Симулационните движения се поддават на невиждани анимации
имулация на движението на инструментите - част 2.
