Simulación mecánica y de fabricación

Si bien ambos son solucionadores de elementos finitos de clase mundial, Simcenter Nastran y Simcenter Optistruct tienen fortalezas distintas que hacen que cada uno se adapte mejor a flujos de trabajo particulares. Simcenter Nastran es ampliamente considerado como el estándar de oro para el análisis estructural aeroespacial y de defensa, y ofrece un soporte profundo para la aeroelasticidad, la dinámica del rotor y la respuesta dinámica compleja, entornos donde la trazabilidad de la certificación y la fidelidad del solucionador son primordiales. Simcenter Optistruct, por el contrario, fue diseñado desde cero con la optimización en su núcleo, por lo que es la opción preferida cuando el diseño ligero, la exploración de topología o la optimización basada en la fatiga son objetivos principales. Muchas organizaciones implementan ambos solucionadores dentro Simcenter Hypermesh, aprovechando cada uno donde sobresale mientras se mantiene un entorno constante previo y posterior al procesamiento en todos sus equipos de ingeniería.

El análisis tradicional de elementos finitos requiere una inversión de tiempo significativa en la limpieza de la geometría, la desnaturalización 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 geometría CAD con todas las funciones, incluidos ensamblajes con cientos de componentes, piezas de pared delgada y contactos complejos. En lugar de reemplazar los solucionadores FEA tradicionales como Simcenter Nastran o Simcenter Optistruct para la validación final, Simcenter Simsolid es más poderoso al principio del ciclo de diseño, donde la iteración rápida y la exploración del espacio de diseño son fundamentales. Los ingenieros pueden realizar evaluaciones estructurales significativas en minutos, identificar rutas de carga y áreas problemáticas, y llegar a FEA detallado con un diseño mucho más maduro, comprimiendo considerablemente los plazos generales de simulación.

Simcenter Radioss y Simcenter Madymo abordan aspectos complementarios pero distintos de la simulación de choque y seguridad, y su uso combinado brinda a los ingenieros de seguridad una cadena de herramientas única y completa. Simcenter Radioss sobresale en modelar la respuesta estructural del vehículo en sí: deformación de estructuras del cuerpo en blanco, interacciones de barrera y comportamiento de absorción de energía durante eventos de impacto de alta velocidad. Simcenter Madymo, por su parte, se especializa en la respuesta biomecánica de ocupantes de vehículos y peatones, simulando con precisión modelos ficticios, modelos de cuerpo humano, sistemas de retención como cinturones de seguridad y bolsas de aire, e interacciones con los asientos de seguridad para niños. Al acoplar los resultados estructurales de Simcenter Radioss con los modelos de ocupantes de Simcenter Madymo, los ingenieros pueden evaluar métricas de lesiones como el criterio de lesión en la cabeza (HIC), la deflexión torácica y las cargas del fémur dentro de un único flujo de trabajo integrado, lo que permite un cumplimiento más rápido y preciso de las regulaciones de seguridad globales, incluidas las normas Euro NCAP, FMVSS y CEPE.

Uno de los aspectos más desafiantes de la simulación de mecanismos es capturar 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 a sí mismo. En lugar de tratar los cuerpos como puramente rígidos, Simcenter Motionsolve admite la integración flexible del cuerpo a través de la síntesis del modo de componentes 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, pueden acoplarse estrechamente al modelo mecánico, lo que permite realizar pruebas virtuales de estilo hardware en bucle. Neumático Simcenter los modelos alimentan excitaciones realistas de carga de carretera, mientras que las conexiones a Simcenter Nastran o Simcenter 3D permita la recuperación de fatiga y estrés en componentes flexibles directamente a partir de los resultados MBD, creando un 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 de solucionador que ofrece la profundidad completa de las matemáticas de optimización (topología, topografía, tamaño, forma y optimización de celosía) con un control detallado sobre restricciones, reglas de fabricación y escenarios de casos de carga múltiple. Es la herramienta de elección para los especialistas en simulación que necesitan integrar la optimización dentro de flujos de trabajo de ingeniería rigurosos y validados. Simcenter Inspire, por el contrario, presenta resultados de optimización a través de una interfaz altamente visual y centrada en la geometría que hace que el diseño generativo sea accesible para ingenieros de diseño y diseñadores industriales sin profundos antecedentes FEA. Utilizados juntos estratégicamente, Simcenter Inspire puede generar y comunicar rápidamente geometrías conceptuales optimizadas al principio del desarrollo, mientras que Simcenter Optistruct refina y valida esos conceptos a estándares listos para la producción más adelante en el proceso.

Una pieza que funciona perfectamente en simulación pero que se distorsiona durante la fabricación puede no cumplir con las tolerancias de ensamblaje o los requisitos estructurales en servicio, lo que hace que el vínculo entre la simulación de fabricación y el análisis estructural sea de vital importancia. Las capacidades de simulación de fabricación de piezas de Simcenter predicen fenómenos como el retroceso en la conformación de chapa metálica, las tensiones residuales de la soldadura y el tratamiento térmico, y la distorsión en las construcciones de fabricación aditiva. Críticamente, estos resultados de tensión residual inducida por la fabricación y desviación de geometría se pueden mapear directamente en aguas abajo Simcenter Nastran o Simcenter Optistruct análisis estructurales, lo que permite a los ingenieros evaluar cómo el estado tal como se fabrica, en lugar de la geometría CAD ideal, afecta la vida útil de fatiga, la resistencia a la deformación y la integridad estructural general. Esta conexión de circuito cerrado entre la fabricación y la simulación estructural es un habilitador clave para el desarrollo correcto de productos por primera vez.