Simulación mecánica y de fabricación

Si bien ambos son solucionadores de elementos finitos de talla mundial, Simcenter Nastran y Simcenter Optistruct tienen puntos fuertes distintos que hacen que cada uno se adapte mejor a flujos de trabajo particulares. Simcenter Nastran es ampliamente considerado como el estándar de referencia para el análisis estructural aeroespacial y de defensa, ya que ofrece un profundo apoyo a la aeroelasticidad, la dinámica de los rotores y la respuesta dinámica compleja, entornos en los que la certificación, la trazabilidad y la fidelidad del solucionador son fundamentales. Simcenter Optistruct, por el contrario, se diseñó desde cero con la optimización como base, por lo que es la opción preferida cuando los objetivos principales son el diseño ligero, la exploración de la topología o la optimización basada en la fatiga. Muchas organizaciones utilizan ambos solucionadores en Simcenter Hypermesh, aprovechando cada uno en lo que sobresale y, al mismo tiempo, mantiene un entorno de procesamiento previo y posterior coherente en todos sus equipos de ingeniería.

El análisis tradicional de elementos finitos requiere una inversión significativa de tiempo en la limpieza de la geometría, la desconfiguración y la generación de mallas, pasos que pueden consumir más horas de ingeniería que el análisis en sí. Simcenter Simsolid elimina este cuello de botella mediante el uso de una tecnología avanzada sin malla que funciona directamente en la geometría CAD con todas las funciones, incluidos conjuntos con cientos de componentes, piezas de paredes delgadas y contactos complejos. En lugar de sustituir a los solucionadores de FEA tradicionales, como Simcenter Nastran o Simcenter Optistruct, para la validación final, Simcenter Simsolid es más potente al principio del ciclo de diseño, donde la rápida iteración y la exploración del espacio de diseño son fundamentales. Los ingenieros pueden realizar evaluaciones estructurales significativas en cuestión de minutos, identificar las rutas de carga y las áreas problemáticas y llegar a una FEA detallada con un diseño mucho más maduro, lo que reduce considerablemente los plazos generales de simulación.

Radios Simcenter y Simcenter Madymo abordan aspectos complementarios pero distintos de la simulación de choques y seguridad, y su uso combinado proporciona a los ingenieros de seguridad una cadena de herramientas única y completa. Simcenter Radioss es excelente en modelar la respuesta estructural del propio vehículo: la deformación de las estructuras de la carrocería en blanco, las interacciones entre barreras y el comportamiento de absorción de energía durante los impactos a alta velocidad. Simcenter Madymo, por su parte, se especializa en la respuesta biomecánica de los ocupantes y los peatones de los vehículos, y simula con precisión modelos ficticios, modelos del cuerpo humano, sistemas de retención como cinturones de seguridad y airbags, e interacciones con asientos de seguridad para niños. Al combinar los resultados estructurales de Simcenter Radioss con los modelos de ocupantes de Simcenter Madymo, los ingenieros pueden evaluar las métricas de las lesiones, como el criterio de lesión craneal (HIC), la deflexión torácica y las cargas en el fémur, en un único flujo de trabajo integrado, lo que permite cumplir de forma más rápida y precisa las normas de seguridad mundiales, incluidas las normas Euro NCAP, FMVSS y CEPE.

Uno de los aspectos más difíciles de la simulación de mecanismos es captar con precisión la interacción dinámica entre la flexibilidad estructural, la lógica de control activo y las cargas operativas realistas, y aquí es precisamente donde Simcenter Motionsolve se distingue. En lugar de tratar los cuerpos como si fueran puramente rígidos, Simcenter Motionsolve apoya la integración corporal flexible mediante la síntesis en modo componente de Craig-Bampton, lo que permite que la deformación estructural influya en el comportamiento dinámico a nivel del sistema. Los sistemas de control (ya sean modelados de forma nativa o cosimulados con herramientas como Simulink) se pueden acoplar perfectamente al modelo mecánico, lo que permite realizar pruebas virtuales al estilo del hardware en bucle. Neumático Simcenter los modelos se alimentan de excitaciones realistas y llenas de carretera, mientras que las conexiones a Simcenter Nastran o Simcenter 3D permiten la recuperación de la fatiga y el estrés en los componentes flexibles directamente a partir de los resultados de la MBD, lo que crea un verdadero flujo de trabajo de carga y durabilidad de extremo a extremo.

Simcenter Optistruct y Simcenter Inspire ambos ofrecen potentes capacidades de optimización estructural, pero están diseñados para diferentes usuarios y etapas del proceso de desarrollo del producto. Simcenter Optistruct es una herramienta de nivel solucionador que ofrece toda la profundidad de las matemáticas de optimización (optimización de la topología, la topografía, el tamaño, la forma y la red) con un control detallado de las restricciones, las reglas de fabricación y los escenarios de casos de carga múltiple. Es la herramienta preferida de los especialistas en simulación que necesitan integrar la optimización en flujos de trabajo de ingeniería rigurosos y validados. Simcenter Inspire, por el contrario, presenta los resultados de optimización a través de una interfaz altamente visual y centrada en la geometría que hace que el diseño generativo sea accesible para los ingenieros de diseño y diseñadores industriales sin una formación profunda en FEA. Si se utilizan juntos de forma estratégica, Simcenter Inspire puede generar y comunicar rápidamente geometrías conceptuales optimizadas al principio del desarrollo, mientras que Simcenter Optistruct refina y valida esos conceptos según los estándares listos para la producción más adelante en el proceso.

Una pieza que funciona perfectamente en la simulación pero que se distorsiona durante la fabricación puede no cumplir con las tolerancias de montaje o los requisitos estructurales en servicio, por lo que la relación entre la simulación de fabricación y el análisis estructural es de vital importancia. Las capacidades de simulación de fabricación de piezas de Simcenter predicen fenómenos como la recuperación en la conformación de chapas metálicas, las tensiones residuales de la soldadura y el tratamiento térmico y la distorsión en las construcciones de fabricación aditiva. Fundamentalmente, estos resultados de tensión residual y desviación geométrica inducidos por la fabricación se pueden mapear directamente en sentido descendente Simcenter Nastran o Simcenter Optistruct análisis estructurales, que permiten a los ingenieros evaluar cómo el estado de fabricación (en lugar de la geometría CAD ideal) afecta a la fatiga, a la resistencia a la deformación y a la integridad estructural general. Esta conexión de circuito cerrado entre la fabricación y la simulación estructural es un factor clave para el desarrollo de productos por primera vez.