Mechanische simulatie en productiesimulatie

Hoewel beide oplossingen voor eindige elementen van wereldklasse zijn, Simcenter Nastran en Simcenter Optistruct hebben verschillende sterke punten waardoor ze allemaal beter geschikt zijn voor bepaalde workflows. Simcenter Nastran wordt algemeen beschouwd als de gouden standaard voor structurele analyse van ruimtevaart en defensie, en biedt diepgaande ondersteuning voor aeroelasticiteit, rotordynamiek en complexe dynamische respons — omgevingen waar certificatie, traceerbaarheid en betrouwbaarheid van de oplosser van cruciaal belang zijn. Simcenter Optistruct is daarentegen vanaf het begin ontworpen waarbij optimalisatie centraal stond, waardoor dit de voorkeur geniet wanneer lichtgewicht ontwerp, topologieonderzoek of optimalisatie op basis van vermoeidheid primaire doelstellingen zijn. Veel organisaties gebruiken beide oplossers binnen Simcenter Hypermesh, waarbij ze elk van hen benutten waar ze uitblinken en tegelijkertijd een consistente voor- en nabewerkingsomgeving in al hun technische teams behouden.

Traditionele analyse van eindige elementen vergt een aanzienlijke tijdsinvestering in het opschonen, ontmantelen van de geometrie en het genereren van mazen — stappen die meer technische uren kunnen vergen dan de analyse zelf. Simcenter Simsolid elimineert dit knelpunt door gebruik te maken van een geavanceerde meshloze technologie die rechtstreeks werkt op volledig uitgeruste CAD-geometrie, waaronder assemblages met honderden componenten, dunwandige onderdelen en complexe contacten. In plaats van traditionele FEA-oplossers zoals Simcenter Nastran of Simcenter Optistruct te vervangen voor de definitieve validatie, is Simcenter Simsolid het krachtigst in het begin van de ontwerpcyclus, waar snelle iteratie en verkenning van de ontwerpruimte cruciaal zijn. Ingenieurs kunnen binnen enkele minuten zinvolle structurele beoordelingen uitvoeren, belastingspaden en probleemgebieden identificeren en tot gedetailleerde FEA komen met een veel volwassener ontwerp, waardoor de totale simulatietijdlijnen aanzienlijk worden verkort.

Simcenter Radioss en Simcenter Madymo behandelen complementaire maar verschillende aspecten van crash- en veiligheidssimulatie, en het gecombineerde gebruik ervan geeft veiligheidsingenieurs een unieke uitgebreide toolchain. Simcenter Radioss blinkt uit in het modelleren van de structurele respons van het voertuig zelf: vervorming van structuren in het wit, barrière-interacties en energieabsorptiegedrag tijdens botsingen met hoge snelheid. Simcenter Madymo is ondertussen gespecialiseerd in de biomechanische respons van inzittenden en voetgangers van voertuigen, waarbij dummy-modellen, modellen van het menselijk lichaam, beveiligingssystemen zoals veiligheidsgordels en airbags en interacties tussen kinderzitjes nauwkeurig worden gesimuleerd. Door de structurele resultaten van Simcenter Radio te koppelen aan Simcenter Madymo-modellen voor inzittenden, kunnen ingenieurs binnen één geïntegreerde workflow de letselstatistieken beoordelen, zoals het criterium voor hoofdletsel (HIC), doorbuiging van de borst en de belasting van het dijbeen, waardoor snellere en nauwkeurigere naleving van de wereldwijde veiligheidsvoorschriften, waaronder de Euro NCAP-, FMVSS- en UNECE-normen, mogelijk is.

Een van de meest uitdagende aspecten van de simulatie van mechanismen is het nauwkeurig vastleggen van de dynamische wisselwerking tussen structurele flexibiliteit, actieve besturingslogica en realistische bedrijfsbelastingen — en dit is precies waar Simcenter Motionsolve onderscheidt zich. In plaats van lichamen als puur rigide te behandelen, ondersteunt Simcenter Motionsolve flexibele lichaamsintegratie door middel van de synthese van de Craig-Bampton-componentenmodus, waardoor structurele vervorming het dynamische gedrag op systeemniveau kan beïnvloeden. Besturingssystemen — of ze nu native zijn gemodelleerd of samen met tools zoals Simulink zijn gesimuleerd — kunnen nauw worden gekoppeld aan het mechanische model, waardoor virtuele tests in hardware-in-the-loop-stijl mogelijk zijn. Simcenter Tire modellen zorgen voor realistische opwinding bij wegbelasting, terwijl de verbindingen met Simcenter Nastran of Simcenter 3D maak vermoeidheid en stressherstel op flexibele componenten mogelijk, rechtstreeks op basis van MBD-resultaten, waardoor een echt end-to-end workflow voor belastingen en duurzaamheid wordt gecreëerd.

Simcenter Optistruct en Simcenter Inspire beide bieden krachtige structurele optimalisatiemogelijkheden, maar ze zijn ontworpen voor verschillende gebruikers en fasen van het productontwikkelingsproces. Simcenter Optistruct is een hulpmiddel op solverniveau dat de volledige diepte van optimalisatiewiskunde biedt — topologie, topografie, grootte, vorm en roosteroptimalisatie — met fijnmazige controle over beperkingen, productieregels en scenario's met meerdere belastingen. Het is de tool bij uitstek voor simulatiespecialisten die optimalisatie moeten integreren in rigoureuze, gevalideerde technische workflows. Simcenter Inspire presenteert daarentegen optimalisatieresultaten via een zeer visuele, op geometrie gerichte interface die generatief ontwerp toegankelijk maakt voor ontwerpingenieurs en industrieel ontwerpers zonder diepe FEA-achtergronden. Als Simcenter Inspire strategisch samen wordt gebruikt, kan Simcenter Inspire in een vroeg stadium van de ontwikkeling snel geoptimaliseerde conceptgeometrieën genereren en communiceren, terwijl Simcenter Optistruct deze concepten later in het proces verfijnt en valideert volgens normen die klaar zijn voor productie.

Een onderdeel dat perfect presteert tijdens de simulatie, maar dat tijdens de productie vervormt, kan niet voldoen aan de montagetoleranties of structurele vereisten tijdens het gebruik — waardoor het verband tussen productiesimulatie en structurele analyse van cruciaal belang is. De simulatiemogelijkheden van Simcenter voor de productie van onderdelen voorspellen fenomenen zoals de terugvering bij de vorming van plaatmetaal, restspanningen als gevolg van lassen en warmtebehandeling en vervorming bij additieve productie. Van cruciaal belang is dat deze resultaten van de fabricage als gevolg van restspanning en afwijkingen in de geometrie rechtstreeks in kaart kunnen worden gebracht in de stroomafwaartse richting Simcenter Nastran of Simcenter Optistruct structurele analyses, waarmee ingenieurs kunnen beoordelen hoe de toestand van de fabricage — in plaats van de ideale CAD-geometrie — van invloed is op de levensduur van de vermoeiing, de knikweerstand en de algehele structurele integriteit. Dit gesloten verband tussen productie en structurele simulatie is een belangrijke factor voor de ontwikkeling van producten die voor het eerst de juiste tijd hebben.