FEM - Simulácie

Zaujíma Vás, ako sa bude správať diel či zostava pri rôznom type zaťaženia?

Ako bude reagovať produkt na pôsobenie okolitých faktorov alebo ako dlho vydrží dané zaťaženie? Aj tieto otázky pomáha riešiť CATIA na platforme 3DEXPERIENCE. Rola Stress Engineer umožňuje vykonávať niekoľko druhov analýz priamo v prostredí návrhu produktu. Konštruktéri si tak môžu overiť správanie svojho dielu či zostavy s reálnymi podmienkami, ktoré budú na ne pôsobiť. Jednoducho tak zistí okrajové podmienky funkčnosti návrhu, ktoré môže prípadne hneď upraviť v nadväznosti na výsledky simulácií. Možno tak predísť výrobe nákladných prototypov pre zistenie funkčnosti produktu. FEM simulácia sa vykonáva v natívnom prostredí platformy 3DEXPERIENCE, konštruktéri tak nemusia exportovať a prevádzať dáta do iných formátov a softvérov, keďže prostredie 3D modelovania a simulácií sa líšia len typom príkazov. Vďaka asistentom a veľmi intuitívnemu prostrediu si môžu správanie produktu overiť aj užívatelia bez dlhodobých skúseností z oblasti simulácií.

Simulácie využívajú technológiu systému Abaqus a sú založené na výkonnom nástroji pre výpočet metódy konečných prvkov. Fyzický model je prevedený na matematický model - je pokrytý trojuholníkovou sieťou. Požiadavky simulácie sú ďalej riešené ako matematické úlohy na tomto matematickom modeli. Výsledky simulácií sú následne graficky znázornené. Po výpočte simulácie je rovnako možné sa prepínať medzi rôznymi typmi výsledkami simulácií ako je napríklad Von Mises analýza, termálna analýza, deformácia, posunutie a ďalšie. 

Na výber sú k dispozícii štyri hlavné typy simulácií - statická, dynamická, únavová a termálna. V každej z nich je potrebné zadať podmienky a parametre pre výpočet, pričom pri každom type simulácie môžu byť rozdielne. 

Asistent umožňuje zadávať podmienky a parametre pre výpočet simulácie v postupných krokoch, aby používateľ na nič potrebné nezabudol a celý scenár simulácie bol intuitívny. Príkazy je možné zadávať ako z hlavného panela príkazov tak i priamo z panela asistenta. Asistent tiež graficky znázorňuje, ktoré kroky sú už splnené a ktoré je ešte potrebné zadať alebo naopak, ktoré nie je potrebné zadávať. 

Medzi podmienky a parametre, ktoré je nutné zadať pre výpočet simulácie, patrí definícia 3D geometrie produktu s priradením zodpovedajúceho materiálu. Definícia materiálu by mala obsahovať parametre ako je hustota, Youngov model, Poissonova konštanta, termálny koeficient a ďalšie potrebné parametre pre daný výpočet. Ďalej sa zadávajú typy pripojenia jednotlivých dielov medzi sebou a to v prípade, že sa jedná o zostavu. Medzi typy týchto pripojení môže byť napríklad skrutkový spoj, spojenie pružinou, kĺbový spoj či tuhé pripojenie. Ak vykonávame výpočet dielu, tieto pripojenia nezadávame. Ďalšou zadávacou podmienkou sú obmedzenia. Tieto obmedzenia sa definujú ako u dielov, tak i u zostáv a sú to napríklad obmedzenia typu votknutie, posun po ploche, rotácia po guľovej ploche okolo stredu tejto guľovej plochy, plošná symetria, pánt alebo iné špecifické obmedzenia. V nasledujúcom kroku sa zadávajú zaťaženia, ktoré pôsobia na daný diel či zostavu. Definovať možno zaťaženie na ťah / tlak, krútiaci moment, gravitačnú silu, ložiskové zaťaženie alebo tiež odstredivú silu. Vždy záleží na vybranom type konkrétnej simulácie. Od toho sa potom odvíjajú tieto podmienky a parametre, ktoré je nutné zadávať. U termálnej simulácie je nutné doplniť taktiež termálne podmienky, ako sú teplota prostredia, teplota vstupných a výstupných častí, tepelné podmienky médiá, prenos tepla na povrch či naopak alebo tiež zdroj tepla mimo diel (napr. Zahrievanie na variči). Pri únavovej simulácii sú to únavovej podmienky - časový priebeh zaťaženia, povrchové opracovanie modelu a ďalšie. Vďaka všetkým týmto atribútom je následne možné vykonať výpočet simulácie. 

Po výpočte simulácie možno zobraziť výsledky, ktoré sú graficky znázornené. Medzi výsledkami simulácie je možné sa prepínať a vidieť tak názorne rôzne druhy výsledkov podľa požadovaného typu. Pri zobrazení týchto výsledkov je tiež možné použiť rezy modelom a skúmať tak aj vnútorné časti modelu. Grafické znázornenie je doplnené o stupnicu farebných hodnôt a zobrazenie maximálnych a minimálnych hodnôt. Výstupy zo simulácie môže používateľ taktiež generovať do Wordu či Powerpointu, pričom si sám nakonfiguruje, čo všetko sa bude exportovať.
FEM Simulácie na platforme 3DEXPERIENCE sú vhodným nástrojom pre konštruktérov, ktorí si chcú rýchlo a jednoducho overiť správanie svojho produktu a vymedziť si okrajové hodnoty pri pôsobení rôznych zaťažení. A vďaka 3DEXPERIENCE je to všetko možné s natívnymi dátami priamo v prostredí návrhu.