CAD/CAE/CFD/CAO/HPC новости 22 Июля 2013 года
Данная новость была прочитана 4077 раз

CIMdata комментарий. SolidThinking Inspire демократизирует разработку дизайна изделий на основе оптимизации

CIMdata_logo     Altair Engineering_logo

Сегодня производители фокусируют свое внимание на идее, что геометрия продукта должна быть результатом процесса разработки дизайна, а не отправной точкой. Топологическая оптимизация является одним из способов «узнать» структурную геометрию, которая была оптимизирована, чтобы удовлетворить заданному набору показателей и ограничений, таких как минимальный вес или максимальная прочность.

Стремясь расширить список приложений для топологической оптимизации, SolidThinking (компании Altair) в настоящее время встраивает технологии в автономный, специально разработанный инструмент, SolidThinking Inspire. Inspire устраняет необходимость экспертного понимания FEA и CAD для использования топологической оптимизации. Кроме того, он применим, если необходимо выполнить оптимизацию на этапе разработки концепта, до детальной проработки CAD модели и обычного процесса моделирования, который был раньше необходим для проверки продукта.

Топологическая оптимизация является выдающейся технологией. Она используется для создания эффективных структур, которые выдерживают или передают необходимые нагрузки. Пользователь определяет объем, который может занимать изделие, нагрузки и точки закрепления. Процесс решения включает в себя КЭ модель, в которой плотность материала является, фактически, изменяемой. Материал удаляется из областей, которые находятся под наименьшей нагрузкой. Методы оптимизации используются для разработки структурной геометрии, которая отвечает таким требованиям, как минимальный вес или максимальная прочность.

Коммерческое программное обеспечение для топологической оптимизации доступно на протяжении уже двух десятилетий, но этот процесс был ограничен многими практическими трудностями. В частности, топологическая оптимизация применялась только экспертами по МКЭ, получающиеся изделия было сложно моделировать в стандартных CAD приложениях, и зачастую было невозможно изготовить традиционными методами литья пластмасс под давлением, штамповки или отливки. Таким образом, в то время как при разработке двумерных объектов, таких как лонжероны, фермы и монтажные кронштейны, был достигнут успех, истинный потенциал топологической оптимизации реализован не был. Как уже отмечалось, для выполнения топологической оптимизации, как правило, необходима целая команда специалистов: инженер, знающий продукт, CAE специалист и CAD специалист.

Процесс топологической оптимизации проходит следующим образом: рисунок 1, определение объема, занимаемого изделием. Задание нагрузок, заделок или ограничения по прочности или массе.

CIMdata SolidThinking
Рисунок 1 – Объем, занимаемый кронштейном (предоставлено SolidThinking)

Итоговая геометрия представлена на рисунке 2. Следует отметить, что в детали появились полости, и ее невозможно изготовить, например, литьем. Можно задать ограничения, накладываемые возможностями производства, например, направление вытягивания заготовки. Кроме того, деталь может быть задана как симметричная.

CIMdata SolidThinking
Рисунок 2 – Дизайн изделия после первого этапа выполнения оптимизации (предоставлено SolidThinking)

Наконец, можно задать многократные различные расчетные нагрузки, если предполагается использование детали в различных местах. Конечный результат, полученный в Inspire, показан на рисунке 3. Эта концепция проекта затем переправляется в CAD систему, чтобы скорректировать геометрию для реального объекта.

CIMdata SolidThinking
Рисунок 3 – Финальная предлагаемая топология (предоставлено SolidThinking)

Процесс разработки продукта часто представляется в виде V-образной диаграммы системного проектирования, показанной на рисунке 4. Детализированная модель для механической конструкции создается по V-образной диаграмме. Топологическую оптимизацию лучше всего использовать, «находясь» на левой стороне диаграммы, на этапе системного проектирования. Клиенты solidThinking, которые выполняют топологическую оптимизацию на ранних этапах, рассказывают, что у них впервые появилась возможность получать эффективные CAD модели, и они избавились от необходимости циклически выполнять изменение дизайна, чтобы соответствовать требуемым характеристикам.

V-образная диаграмма системного проектирования
Рисунок 4 – V-образная диаграмма системного проектирования

После того, как CAD модель завершена, применяется традиционный расчет МКЭ для ее проверки. Более того, оптимизация формы (доступно в OptiStruct компании Altair) может быть использована для точной настройки формы.

Оптимизация также может быть применена, когда процесс разработки уже «находится» на правой стороне диаграммы, хотя в этом случае у разработчика меньше свободы при выборе конфигурации изделия, поскольку основные решения уже были приняты ранее. Тем не менее, есть возможности для изучения более легких модификаций конструкции.

Поскольку Inspire является самостоятельной программой, то для работы с ней не требуется лицензий для вспомогательных CAD или CAE приложений. Inspire обладает возможностями, достаточными для создания геометрии, но он не является CAD инструментом, как и конечно-элементным решателем. Но объединяя эти возможности, SolidThinking создал мощное, но простое в использовании приложение.

Inspire недавно был использован для разработки несущих конструкций (экзоскелетов) для небоскребов, рисунок 5.

Экзоскелет для небоскреба, разработанный в Inspire
Рисунок 5 – Экзоскелет для небоскреба, разработанный в Inspire (предоставлено SolidThinking)

CIMdata обратила внимание на необходимость демократизировать моделирование, а именно сделать его доступным и пригодным для использования гораздо более широкой аудиторией. Inspire является инструментом, который поддерживает эту демократизацию. SolidThinking, разработав Inspire, позволяет устранить многие препятствия на пути к эффективному применению топологической оптимизации. К ним относятся сложность приложения, потребность в команде разработчиков, а не в одном инженере, ограничения, налагаемые лицензированием программного обеспечения, и адаптивности, необходимой для того, чтобы инструмент мог быть использован в начале процесса разработки нового изделия.

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам сайта CIMdata.

ООО Лаборатория "Вычислительная механика" (CompMechLab® Ltd.) - официальный дистрибьютор продуктов HyperWorks в России, СНГ и странах Балтии.
Контактное лицо: Антон Алексашкин, директор департамента "Дистрибьюция программных систем компьютерного инжиниринга" CompMechLab® Ltd.
Адрес: 194021, Санкт-Петербург, Россия, ул. Шателена, д. 26 лит. А, БЦ "Ренессанс", офис 5.20
Тел./Факс: +7 (812) 309-18-88; Моб.: +7 (921) 881-41-30

Другие новости по этой теме на сайте FEA.ru:

15.07.2013 Altair PBS Professional запущена на суперкомпьютере Cray XC30 в JAIST
12.07.2013 Компании Altair и Fujitsu завершили оформление условий партнерства
07.07.2013 На VI Eвропейской конференции Altair, которую посетило 600 инженеров, менеджеров и экспертов из 26 стран, были обсуждены направления развития и совместного использования технологий топологической оптимизации и трехмерной печати
27.05.2013 CIMdata-комментарий. Как математическое и конечно-элементное моделирование поддерживает системное проектирование
16.05.2013 Инженеры научили робота-ящерицу ходить по песку. Представлено видео
15.05.2013 HyperWorks 12.0 - американская компания Altair представила новую версию программной системы конечно-элементного анализа и компьютерного инжиниринга
15.05.2013 Pratt & Whitney готовится к летным испытаниям двигателей PW1100G
05.04.2013 Компания Pratt & Whitney Rocketdyne на основе интенсивных огневых тестов двигателя J-2X подтвердила применимость SLM-технологии селективной лазерной плавки (3-D лазерной печати) для выполнения деталей ракетных двигателей
03.04.2013 FabLab - 3D печать становится всё более популярной. Возможно, скоро мы будем печатать целые города
15.03.2013 Altair продолжает расширять список программ для моделирования литья, добавляя компанию Quantech ATZ к Партнерскому Альянсу HyperWorks
13.03.2013 Канадский изобретатель распечатал на 3D-принтере автомобиль, лобовое сопротивление которого почти в два раза меньше, чем у современных спорткаров
31.01.2013 Michigan Engineering Services увеличил значительность Партнерского Альянса HyperWorks, добавив программное обеспечение для анализа высокочастотного шума и вибраций
18.01.2013 Компании Bloodhound, Altair и GrabCAD объявляют конкурс по созданию дизайна руля для сверхзвукового автомобиля BLOODHOUND
11.01.2013 CompMechLab-HW-Review - HyperWorks OptiStruct. 1. Применение OptiStruct для оптимизации конструкций в аэрокосмической отрасли (Boeing; EADS / Airbus, Eurocopter)
01.12.2012 Один из лидеров CAE-технологий мирового уровня - HyperWorks - в России, странах СНГ и странах Балтии! CompMechLab® открывает сайт HyperWorks на русском языке. Представлено краткое видео о HyperWorks-платформе
26.11.2012 Американская компания Altair Engineering признана компанией года в области разработки программного обеспечения (CAE-система HyperWorks), а также удостоена награды Gold Stevie Award за достижения в американском бизнесе (ABA) за 2012 год
22.07.2012 Пользователи программной системы HyperWorks от Altair Engineering (США) в рамках HyperWorks Partner Alliance (HWPA) получили доступ к программной системе конечно-элементного моделирования тонкостенных многослойных композитных структур ESAComp без дополнительных затрат
01.07.2011 Altair представляет HyperWorks 11.0 - наиболее полный инструмент открытой архитектуры КЭ моделирования
24.06.2011 Bombardier Aerospace добавляет HyperWorks от Altair к своим стратегическим решениям для моделирования корпусов самолетов