Analiza funkcjonalna, obliczenia inżynierskie, optymalizacja

Metoda elementów skończonych jest procedurą numeryczną, która może być używana do modelowania zachowania układów konstrukcyjnych, termicznych i innych. Dokonuje ona tego poprzez redukcję różniczkowych równań cząstkowych dla układu do zbioru liniowych równań algebraicznych. Równania te są następnie rozwiązywane przy użyciu procedur w algebrze liniowej, które są dobrze opanowane.

Dla większości rzeczywistych układów, rozwiązania dokładne problemów inżynierskich nie są dostępne. Wraz z postępem w dziedzinie komputerów i metod numerycznych, które wykorzystują wielką moc obliczeniową najnowszych systemów komputerowych, metoda elementów skończonych stała się bardzo wydajnym narzędziem do modelowania zachowania różnych układów. Zanim nie nastąpił rozwój technologii komputerowej, wiele z tych układów mogło być zamodelowane tylko przy użyciu metod przybliżonych.
Gdy metoda elementów skończonych jest stosowana numerycznie do układu ciągłego (jak większość rzeczywistych układów w przyrodzie), to układ taki musi zostać zdyskretyzowany (podzielony na obiekty) do elementów, z którymi można się uporać metodami numerycznymi. Proces podziału układu na elementy jest powszechnie znany jako tworzenie siatki (meshing). Wybór elementów jest dowolny i dlatego dla tego samego układu istnieje nieskończona liczba siatek, które mogą być użyte przez różnych analityków.

 

 

Oprogramowanie Creo Simulate (dotychczas Pro/ENGINEER Mechanica ) używa do obliczeń swoich rozwiązań elementów skończonych „typu p” (generator AutoGEM). Jedną z kluczowych zalet elementów skończonych „typu p” jest to, że pozwalają one na adaptacyjność rozwiązania bez wymaganego zagęszczania siatki. W przypadku standardowych elementów skończonych „typu h”, po uzyskaniu rozwiązania, jedynym sposobem poprawy jego jakości jest powtarzanie obliczeń przy użyciu gęstszej siatki – proces ten jest powszechnie odbierany jako czasochłonny, złożony i problematyczny na kilka sposobów. W przeciwieństwie do nich, w przypadku elementów „typu p”, używane do przybliżenia rozwiązania maksymalne rzędy wielomianu funkcji kształtu w miarę potrzeb mogą być zwiększone lokalnie. Proces rozwiązywania może być następnie powtórzony na tej samej siatce z nowymi zwiększonymi rzędami wielomianu. Taki krok adaptacyjności (często zwany w programie Creo Simulate przejściem – pass) może być powtarzany, w razie potrzeby, w celu osiągnięcia nawet większej dokładności.

Creo Simulate używa wersji p metody elementów skończonych i jest w pełni "adaptacyjny". Wersja p reprezentuje przemieszczenia lub temperatury wewnątrz każdego elementu, używając jako funkcji kształtu wielomianów wysokiego rzędu, w przeciwieństwie do funkcji liniowych, a czasami kwadratowych lub sześciennych używanych w konwencjonalnych elementach skończonych (wersja h). Pojedynczy element geometryczny może reprezentować bardziej złożony stan odkształcenia lub temperatury niż pojedynczy, konwencjonalny element skończony. Użycie elementów wyższego rzędu prowadzi do przyrostu wymiarów macierzy elementu i w konsekwencji wymagana jest większa liczba obliczeń, ma jednak tę zaletę, że do uzyskania tego samego stopnia dokładności wymagana jest mniejsza liczba elementów wyższego rzędu. Innymi słowy, aby określić czy rozwiązanie jest zbieżne, może wystarczyć wykonanie tylko jednej analizy. Ponadto, użycie elementów wyższego rzędu daje bardziej dokładne wyniki w zastosowaniach gdzie gradient przemieszczenia nie może być przybliżony przez wielomiany niższego rzędu.

 

Intergralność modułów konstrukcyjnych i symulacyjnych oprogramowania Creo pozwala na bardzo elastyczną i efektywną pracę konstruktora, szczególnie na etapie wdrażania nowych projektów przemysłowych.
Wdrożenie aplikacji z rodziny Creo Simulate ma jeszcze jedną dużą zaletę – nie wymaga zaawansowanej wiedzy matematycznej i wieloletniego doświadczenia, co jest standardem w przypadku zastosowań typowych narzędzi MES. Może więc z nich korzystać każdy inżynier w rozwiązywaniu codziennych zadań obliczeniowych i optymalizacyjnych. 

 

Creo Simulate/ Creo Simulation Extension (dotychczas Pro/ENGINEER Mechanica Option)

Pakiet daje możliwość prowadzenia:

  • analiz statycznych - w zakresie liniowym charakterystych materiałowych (zagadnienia kontaktowe),
  • analiz modalnych - częstotliwości i postacie drgań własnych,
  • analizy wyboczenia – ściskanie elementów „smukłych” (bryłowych lub powłokowych),
  • analizy wrażliwości (Sensitivity Studies) – ocena wpływu poszczególnych wymiarów geometrycznych i parametrów na wyniki analiz,
  • analiz wykonalności i optymalizacji (Feasibility,Optimization) – poszukiwania optymalnych rozwiązań w ramach zadanego kryterium np. najmniejsza masa  przy uwzględnieniu nieprzekraczalnych naprężeń, czy odkształceń; proces optymalizacyjny mogą również definiować  takie parametry  jak: częstotliwość, temperatura, gradienty temperatury, strumień ciepła i inne,
  • wizualizacja wyników analiz za pomocą wykresów,  map naprężeń, odkształceń, map temperatury, itp.

 

TWOJA  BIBLIOTEKA:

Ulotka Creo Simulate – ang.

 

Creo Advanced Simulation Extension (dotychczas Pro/ENGINEER Advanced Mechanica Option)

Jest pakietem rozszerzającym możliwości analiz dostępnych w pakiecie Creo Simulate, o następujące zagadnienia:

  • naprężenia i odkształcenia przy dużych deformacjach modelu (nieliniowość geometryczna, nieliniowość materiałowa: hipersprężystość, materiały ulegające uplastycznieniu ),
  • Inertia Relief - odkształcenia bryły swobodnej,
  • analizy modalne i statyczne modelu ze zdefiniowanymi naprężeniami wstępnymi,
  • analizy dynamiczne: czasowa, czestotliwościowa, impulsowa, stochastyczna,
  • analizy termiczne materiałów w stanie nieustalonym.

 

TWOJA  BIBLIOTEKA:

Ulotka Creo Simulate – ang.