Simulace bez čekání, nyní v barvách Siemens

Tags: Advanced Engineering | Altair | FEM | Siemens | SIMSOLID

Kla­sic­ký po­stup pev­nost­ní ana­lý­zy je v praxi dobře známý – a taky z po­hle­du dneš­ních tlaků na rych­lost cel­kem pro­ble­ma­tic­ký. Nejde ani tak o sa­mot­ný vý­po­čet, ale o to, co mu před­chá­zí. Pří­pra­va ge­o­me­t­rie, její zjed­no­du­šo­vá­ní, tvor­ba kva­lit­ní vý­po­čto­vé sítě, la­dě­ní kon­tak­tů… to všech­no jsou kroky, které často za­be­rou ná­sob­ně více času než sa­mot­ná ana­lý­za. U slo­ži­těj­ších se­stav tak není vý­jim­kou, že na první po­u­ži­tel­ný vý­sle­dek če­ká­te dny.

A pokud pak na zá­kla­dě vý­sled­ků mu­sí­te dělat ite­rač­ní změny v kon­struk­ci, ne­ba­ví­me se již o řádu dnů, ale týdnů…

Sim­cen­ter Sim­so­lid (dříve Al­tair Sim­So­lid) tento pří­stup ob­ra­cí. Není to ně­ja­ký „rych­lej­ší FEM“, ale úplně jiný způ­sob ře­še­ní – oprav­do­vá bez­sí­ťo­vá me­to­da, která pra­cu­je přímo s CAD ge­o­me­t­rií se­sta­vy. To zna­me­ná, že od­pa­dá nej­vět­ší brzda ce­lé­ho pro­ce­su. Model není po­tře­ba čis­tit ani zjed­no­du­šo­vat, není nutné vy­tvá­řet síť a ve vět­ši­ně pří­pa­dů ani slo­ži­tě de­fi­no­vat kon­tak­ty. Vý­po­čet tak ne­za­čí­ná po ho­di­nách pří­prav, ale prak­tic­ky po jed­not­kách minut.

Tahle změna má v praxi pře­kva­pi­vě velký dopad. Kon­struk­ce, které by se v kla­sic­kém FEM vůbec ne­po­čí­ta­ly kvůli ča­so­vé ná­roč­nos­ti, lze v Sim­so­li­du vy­hod­no­tit během minut. U vel­kých se­stav – stov­ky až ti­sí­ce dílů – to zna­me­ná nejen vý­raz­nou úspo­ru času, ale i to, že se pra­cu­je s re­ál­ným mo­de­lem místo jeho zjed­no­du­še­né verze. Vý­sled­ky tak lépe od­po­ví­da­jí sku­teč­nos­ti.

Sil­nou strán­kou Sim­so­li­du je právě práce s kom­plex­ní ge­o­me­t­rií a se slo­ži­tý­mi se­sta­va­mi. Velké množ­ství kon­tak­tů, šrou­bo­vých spojů nebo svarů, které jsou v kla­sic­kém FEM často zdro­jem pro­blé­mů, zde ne­před­sta­vu­je zá­sad­ní pře­káž­ku. Ná­stroj je na­vr­že­ný tak, aby tyto in­ter­ak­ce řešil au­to­ma­tic­ky a ro­bust­ně. To umož­ňuje ana­ly­zo­vat celé kon­strukč­ní celky bez nut­nos­ti je­jich roz­dě­lo­vá­ní nebo ide­a­li­za­ce.

Další zá­sad­ní vý­ho­dou je rych­lost ode­zvy při ná­vr­hu. Změna ge­o­me­t­rie už ne­zna­me­ná ná­vrat na za­čá­tek stav­by mo­de­lu. Návrh upra­ví­te a během krát­ké doby vi­dí­te, co to udě­la­lo s na­pě­tím, de­for­ma­ce­mi nebo bez­peč­nos­tí kon­struk­ce. To zá­sad­ně mění způ­sob práce – si­mu­la­ce se stává ná­stro­jem pro kaž­do­den­ní roz­ho­do­vá­ní při po­stup­né op­ti­ma­li­za­ci, ne jed­no­rá­zo­vou kon­t­ro­lou na konci vý­vo­je.

Ne­mlu­ví­me jen o kla­sic­ké li­ne­ár­ní sta­ti­ce, jak ji známe z řady ná­stro­jů ur­če­ných pri­már­ně pro kon­struk­té­ry. Sim­so­lid zvlá­dá i po­kro­či­lej­ší typy ana­lýz – ne­li­ne­ár­ní cho­vá­ní ma­te­ri­á­lů a kon­tak­tů, dy­na­mic­ké za­tí­že­ní, tep­lot­ní úlohy nebo úna­vo­vé vý­po­čty. To je zá­sad­ní roz­díl, pro­to­že re­ál­né kon­struk­ce se jen zříd­ka cho­va­jí ide­ál­ně li­ne­ár­ně.

Mož­nost řešit ne­li­nea­ri­ty zna­me­ná, že lze přes­ně­ji za­chy­tit sku­teč­né cho­vá­ní spojů, de­for­ma­ce při vyš­ším za­tí­že­ní nebo vliv plas­tic­kých ob­las­tí. Dy­na­mic­ké ana­lý­zy zase umožňují po­sou­dit ode­zvu kon­struk­ce na ča­so­vě pro­měn­né za­tí­že­ní, vib­ra­ce nebo rázy, což je klí­čo­vé na­pří­klad u stroj­ních za­ří­ze­ní nebo do­prav­ních pro­střed­ků. Ter­mál­ní vý­po­čty po­má­ha­jí po­cho­pit vliv tep­lot­ních změn na pev­nost a de­for­ma­ce a úna­vo­vé ana­lý­zy dá­va­jí od­po­věď na otáz­ku ži­vot­nos­ti kon­struk­ce při opa­ko­va­ném za­tě­žo­vá­ní.

Vý­ho­dou je, že všech­ny tyto typy ana­lýz lze pro­vá­dět nad stej­ným mo­de­lem bez nut­nos­ti slo­ži­té pří­pra­vy. Vý­vo­jo­vý tým tak zís­ká­vá kom­plex­něj­ší po­hled na cho­vá­ní vý­rob­ku v re­ál­ných pod­mín­kách, a to bez dra­ma­tic­ké­ho ná­růstu času po­třeb­né­ho na pří­pra­vu vý­po­čtu. Díky tomu lze od­ha­lit po­ten­ci­ál­ní pro­blémy dříve, na­vr­ho­vat ro­bust­něj­ší ře­še­ní a zá­ro­veň op­ti­ma­li­zo­vat kon­struk­ci s ohle­dem na více fy­zi­kál­ních vlivů na­jed­nou.

Na dru­hou stra­nu, tím, že Sim­so­lid není „jed­no­duš­ší FEM“, ale jiná vý­po­čet­ní me­to­da, je pro do­sa­že­ní přes­ných a spo­leh­li­vých vý­sled­ků klí­čo­vé správ­né na­sta­ve­ní a in­ter­pre­ta­ce. Volba okra­jo­vých pod­mí­nek, na­sta­ve­ní sol­ve­ru, způ­sob zjed­no­du­šo­vá­ní re­a­li­ty do mo­de­lu má jinou lo­gi­ku než u kla­sic­kých ná­stro­jů. Pokud s tím člo­věk nemá zku­še­nos­ti, může dojít k chyb­ným zá­vě­rům – a to velmi rych­le, pro­to­že vý­po­čty jsou rych­lé.

My v Advan­ced En­gi­nee­ringu máme v tomto ohle­du zá­sad­ní vý­ho­du. Se Sim­so­li­dem pra­cu­je­me od jeho uve­de­ní na trh a máme za sebou řadu re­ál­ných apli­ka­cí na­příč prů­mys­lem ať už z po­hle­du pro­jek­to­vé čin­nos­ti, tak z po­hle­du tech­nic­ké pod­po­ry uži­va­te­lů Sim­so­li­du. Nejde tedy o te­o­re­tic­kou zna­lost ná­stro­je, ale o prak­tic­ké know-how, kdy víme, kde jeho vý­sled­ky dá­va­jí smysl, kde jsou li­mi­ty a jak ho správ­ně kom­bi­no­vat s kla­sic­ký­mi FEM pří­stu­py. V čes­kém pro­stře­dí jsme v tomto ohle­du uni­kát­ní – a své knowhow jsme schop­ni novým uži­va­te­lům pře­dá­vat během jed­no­ho až dvou dnů ško­le­ní.

Zá­ro­veň je dobré zmí­nit, že běž­ný­mi uži­va­te­li to­ho­to ná­stro­je nejsou jen vý­po­čtá­ři, ale i kon­struk­té­ři, kteří oka­mži­tě kon­t­ro­lu­jí kva­li­tu svého kon­strukč­ní­ho ře­še­ní. Není tedy třeba pro im­ple­men­ta­ci Sim­so­li­du za­vá­dět vý­po­čet­ní od­dě­le­ní – sami kon­struk­té­ři si s ním po za­ško­le­ní hravě po­ra­dí.

Spo­leč­nost Al­tair, která dříve Sim­so­lid vlast­ni­la a na­bí­ze­la svým zá­kaz­ní­kům, je v sou­čas­nos­ti za­čle­ně­na do di­vi­ze Di­gi­tal In­du­st­ries Soft­ware spo­leč­nos­ti Sie­mens, což před­sta­vu­je vý­znam­ný krok smě­rem k hlub­ší in­te­gra­ci po­kro­či­lých si­mu­lač­ních ná­stro­jů do šir­ší­ho tech­no­lo­gic­ké­ho eko­sys­té­mu. Tato změna při­ná­ší nové mož­nos­ti zejmé­na pro uži­va­te­le, kteří již pra­cu­jí s ná­stro­ji Sie­mens, pro­to­že jim ote­ví­rá cestu k efek­tiv­něj­ší­mu pro­po­je­ní ná­vr­hu a si­mu­la­ce v rámci jed­no­ho pro­stře­dí. Sim­so­lid totiž přes­ně zapl­ňuje me­ze­ru, kte­rou v do­sa­vad­ním port­fo­liu často vní­ma­li: rych­lou, bez­sí­ťo­vou si­mu­la­ci, která umož­ňuje oka­mži­tou zpět­nou vazbu přímo nad re­ál­ným CAD mo­de­lem. Pokud tedy pra­cu­je­te na­pří­klad v pro­stře­dí Sie­men­su NX a hle­dá­te způ­sob, jak zrych­lit vývoj bez kom­pro­mi­sů v kva­li­tě, Sim­so­lid je lo­gic­kým roz­ší­ře­ním va­še­ho ná­stro­jo­vé­ho ře­těz­ce – ná­stro­jem, který vám umož­ní dělat více roz­hod­nu­tí rych­le­ji a s větší jis­to­tou.

Zrych­le­ní vý­po­čtů ale dnes ne­kon­čí u sa­mot­né­ho Sim­so­li­du. V Advan­ced En­gi­nee­ringu jdeme dál a vy­u­ží­vá­me také ná­stro­je jako Phy­s­icsAI a RomAI, které po­sou­va­jí rych­lost si­mu­la­cí na úplně jinou úroveň. Tyto pří­stu­py vy­u­ží­va­jí umě­lou in­te­li­gen­ci k tomu, aby se „na­u­či­ly“ cho­vá­ní mo­de­lu na zá­kla­dě dat z před­cho­zích si­mu­la­cí. Vý­sled­kem je schop­nost pre­di­ko­vat vý­sled­ky v řádu sekund, a to i pro velmi slo­ži­té úlohy, je­jichž vý­po­čty v kla­sic­kých sol­ve­rech tr­va­jí dny.

Za­tím­co Sim­so­lid vý­raz­ně zrych­lu­je sa­mot­ný vý­po­čet a eli­mi­nu­je po­tře­bu sí­ťo­vá­ní, AI pří­stu­py jako Phy­s­icsAI a RomAI jdou ještě dál – umož­ňují pro­vá­dět roz­sáh­lé va­ri­ant­ní stu­die, op­ti­ma­li­za­ce nebo cit­li­vost­ní ana­lý­zy v ča­sech, které byly ještě ne­dáv­no ne­re­ál­né. V kom­bi­na­ci těch­to tech­no­lo­gií tak zá­kaz­ník zís­ká­vá nejen rych­lý vý­po­čet, ale úplně nový způ­sob práce s ná­vrhem. A co víc, Sim­so­lid může být pro­spěš­ný zá­ro­veň jako rych­lý ge­ne­rá­tor syn­te­tic­kých dat k roz­ši­řo­vá­ní tré­no­va­cí sady pro umě­lou in­te­li­gen­ci. Šíře tré­no­va­cí sady po­cho­pi­tel­ně úzce sou­vi­sí s přes­nos­tí pre­dik­ce AI ná­stro­jů.

Vý­sled­kem není jen úspo­ra času. Je to schop­nost dělat lepší roz­hod­nu­tí. Vy­hod­no­tit více va­ri­ant, od­ha­lit pro­blémy dříve a op­ti­ma­li­zo­vat kon­struk­ci efek­tiv­ně­ji.

Sim­so­lid, Phy­sicsAI a RomAI nejsou izo­lo­va­né ná­stro­je. Jsou to části jed­no­ho pří­stu­pu, který ná­stro­je, které na­bí­zí­me, vy­u­ží­va­jí – pří­stu­pu za­mě­ře­né­ho na vy­u­ži­tí vý­po­čtů od úplně prv­ních kon­cepč­ních ná­vrhů až po fi­nál­ní ově­řo­vá­ní před fy­zic­kým tes­to­vá­ním.
Pokud tedy po­tře­bu­je­te zrych­lit vý­po­čty, ne­zna­me­ná to jen „po­čí­tat rych­le­ji“. Zna­me­ná to změ­nit způ­sob, jakým se k si­mu­la­cím při­stu­pu­je. Rádi se v tom sta­ne­me vaším prů­vod­cem, stej­ně jako jím jsme pro naše již stá­va­jí­cí kli­en­ty.