Artykuł

Simcenter Testlab oraz Simcenter 3D, połączenie modeli testowych i symulacyjnych w jednym środowisku

korelacja

Nowoczesne rozwiązania pomiarowe, diagnostyczne oraz symulacyjne odgrywają decydującą rolę w procesie rozwoju produktu, coraz częściej wspierając działy inżynieryjne w projektowaniu wysokowydajnych i niezawodnych maszyn. Aby urządzenia mogły sprawnie działać, konieczne jest ich ciągłe diagnozowanie, zarówno na etapie projektu, jak i późniejszej eksploatacji docelowego produktu. W związku z tym niezbędne jest wykonanie badań na zbudowanym modelu maszyny lub w przypadku gotowego obiektu, przeprowadzenie różnego rodzaju doświadczeń i eksperymentów. Potencjał środowiska Simcenter to min. integracja symulacji i testów, która umożliwia optymalizację pracy w działach pomiarowych oraz pracę inżynierów zajmujących się obliczeniami. Natomiast dopełnieniem tego środowiska jest oprogramowanie do symulacji systemów mechatronicznych.


Simcenter 3D – Wielod
ziedzinowe symulacje 3D

Simcenter Amesim – Modelowanie obiektowe w symulacji systemów mechatronicznych 

Simcenter SCADAS, Simcenter Testlab – Testy obiektów fizycznych

 

 

Rolą kampanii eksperymentalnych jest jak najdokładniejsze opisanie fizycznego prototypu oraz uzyskanie informacji, które mogą być wykorzystane do zapewnienia prawidłowości wykonanych modeli numerycznych. Dopełnieniem tego procesu jest zastosowanie metody ilościowego i jakościowego porównania symulacji z danymi uzyskanymi z testów fizycznych. Zastosowania zintegrowanego środowiska umożliwi znalezienie kompromisu między kontrastującymi celami, jakimi są obniżenie kosztów, a dostarczenie optymalnego produktu. W wielu firmach testy stosowane są dopiero na późnym etapie projektowania, jako sposób na identyfikację awarii w terenie. Zmiany na tym etapie są już bardzo ryzykowne, a co za tym idzie modyfikacje projektu są niezwykle kosztowne.

Testy i symulacje odgrywają decydującą rolę w procesie rozwoju produktu.

Jednym z filarów zintegrowanego  środowiska  symulacyjno-pomiarowego jest oprogramowanie Simcenter 3D, który może być używany jako preprocesor i postprocesor dla solverów, takich jak Simcenter Nastran i Simcenter Samcef, lub do wielu solverów innych firm, takich jak Abaqus, ANSYS, LS-DYNA i MSC Nastran.

Simcenter 3D Correlation umożliwia zastosowanie metody ilościowego i jakościowego porównania symulacji z danymi z testów fizycznych. Jedną z funkcjonalności Simcenter 3D jest możliwość wykorzystania pozostałych elementów środowiska Simcenter, czyli systemu pomiarowego SCADAS z oprogramowaniem Testlab, w celu korelacji wyników testów i symulacji oraz korelacji multifizycznych. Samo programowanie Simcenter Testlab oferuje wszystko co jest potrzebne do prowadzenia pomiarów, akwizycji danych, ich analizy, a także opracowania raportów. System zawiera procedury dedykowane do testów strukturalnych i akustycznych, testów środowiskowych i kontroli drgań oraz testów maszyn wirujących. Zastosowanie Testlab’a wraz z systemem pomiarowym SCADAS pozwala skutecznie i niezawodnie mierzyć min. FRF i dokładnie przygotować najlepszy eksperymentalny model analizy modalnej.

Przeprowadzenie analizy modalnej umożliwia uzyskanie modelu modalnego w postaci zbioru częstotliwości własnych, postaci drgań oraz współczynników tłumienia. Znajomość tych parametrów pozwala przewidzieć skutek działania przyłożonej siły. Analizę modalną stosuje się w celu modyfikacji i diagnostyki stanu konstrukcji, jest ona także wykorzystywana dla celów syntezy sterowania w układach aktywnej redukcji drgań oraz weryfikacji i walidacji modeli numerycznych takich jak, modele elementów skończonych.

Poznaj funkcje Simcenter 3D, które usprawniają pracę nad projektem:

  • Brak ograniczeń między modelem CAD i modelem obliczeniowym – korzystanie z w pełni sparametryzowanego modelu z możliwością częściowej edycji siatki po zmianie modelu
  • Możliwość łączenia kilku domen obliczeniowych
  • Korelacja wyników testów z symulacjami oraz nakładania warunków brzegowych pochodzących z testów fizycznego obiektu
  • Możliwość korzystania z solverów zewnętrznych, takich jak ANSYS, Abaqus, MSC Nastran

Żeby lepiej zrozumieć koncepcję Środowiska Simcenter poniżej przedstawiono przykład podejścia opartego na badaniach w zamkniętej pętli:

Wykonanie analizy modalnej modelu numerycznego i jego badania symulacyjne ograniczają ilość fizycznych prototypów. Po wykonaniu rzeczywistego obiektu w oparciu o symulację można przeprowadzić jego testy, natomiast aplikacja Testlab dostarczy danych potrzebnych do jego modyfikacji i poprawy. Simcenter 3D Model Correlation pozwala porównać symulacje z wynikami eksperymentalnej analizy modalnej. Metody ilościowego i jakościowego porównania symulacji z danymi z testów fizycznych, są zasadniczo procedurami optymalizacji, przyspieszając proces dopasowania modeli symulacyjnych, aby lepiej odzwierciedlały rzeczywisty test fizyczny. Wykorzystanie skorelowanych danych ogranicza liczbę iteracji pomiarowych, optymalizując ilość i rozmieszczenie czujników.

Zaimportowanie danych z pomiarów eksperymentalnych do oprogramowania Simcenter 3D umożliwia również walidację prawidłowości wykonanych modeli numerycznych. Poza obserwacją zestawionych obok siebie wyników testu i analizy, dostępny jest zbiór funkcji do obliczeń i wyświetlania wielkości korelacji. Dzięki integracji, analitycy mogą szybko uaktualniać model FE poprzez proces optymalizacji, który kalibruje i dopasowuje parametry modelu w zależności do korelacji z obiektem rzeczywistym.

Integralną częścią symulacji jest zrozumienie, jak dokładnie modele obliczeniowe są w stanie przewidzieć zachowanie rzeczywistego produktu. Optymalną drogą prowadzącą do uzyskania najlepszych rezultatów jest kombinacja symulacji i testów na rzeczywistych obiektach, które powstały na bazie projektu. Przyspieszając tym samym proces projektowania i sprawiając że jest on o wiele bardziej wydajny, a rezultaty dokładniejsze. Wysoki stopień korelacji między modelem analitycznym, a wynikami z testu, daje pewność, że zastosowane rozwiązania mogą być użyte do przewidywania charakterystyk parametrów obiektu. Kolejne analizy na opracowanym modelu mogą być także stosowane podczas badań nad wprowadzeniem zmian modernizacyjnych przed jego fizycznym powstaniem lub między kolejnymi iteracjami pomiarów. Dodatkowo analitycy mają możliwość edycji geometrii CAD w celu testowania swoich pomysłów, a tym samym rozwijać bardziej partnerskie relacje z zespołem projektowym.