Simcenter som nav i simuleringsprocessen

Handen på hjärtat, använder ni inom ert företag finita element-beräkningar i den utsträckningen ni skulle vilja? Och, använder ni beräkningar för att driva utvecklingen av produkterna eller begränsar ni användningen till att endast verifiera att produkten uppfyller de viktigaste kraven?

CAD och preprocessing

Beräkningar med FEA, finita element-analyser, är en viktig del av det dagliga arbetet på många företag. FEA är en kostnadseffektiv metod för att säkerställa att produkten man säljer uppfyller de funktioner och de prestanda man utlovar. Ofta begränsas användningen av FEA till sena skeden av utvecklingsprocessen och då bara för att säkerställa att produkten uppfyller kraven. Helst av allt vill man använda FEA för att optimera produkten, till exempel genom att kunna genomföra många iterationer mellan konstruktion och beräkning.

En av de vanligare begränsningarna i användningen av FEA är att det tar så lång tid att skapa beräkningsmodellerna. Ofta har man till exempel separata programvaror för CAD och FEA. FEA-programmen kan förvisso läsa in modeller från CAD-programmen men man går då miste om viktig information och användbara funktioner, till exempel:

  • historiken i CAD-modellen försvinner vilket försvårar de anpassningar av geometrin man i praktiken behöver göra.
  • funktionerna för att anpassa geometrin (till beräkningen) är ofta mycket bättre i CAD-systemen. FEA-programmens geometrifunktioner är inte lika väl utvecklade.
  • CAD-systemen har idag intuitiva, lättanvända grafiska användargränssnitt (GUI) medan många av FEA-programmens GUI måste betecknas som omoderna och relativt svåra att använda.
  • associativiteten mellan CAD-modell och beräkningsmodell bryts. Om man ändrar i CAD-modellen så uppdateras inte beräkningsmodellen automatiskt om man använder olika system. Om CAD-modellen ändras måste alla anpassningar av geometrin och all beräkningsinformation skapas på nytt, vilket både tar tid och ökar risken för felinmatningar.

Genom att använda samma system för CAD och för att generera beräkningsmodellerna så kan man spara en hel del tid och pengar. Dels har ju CAD-systemen avancerade och lättanvända funktioner för att preparera geometrin dels blir ju beräkningsmodellen associativ till CAD-modellen vilket ger en stor tidsvinst om man vill kunna genomföra flera iterationer mellan konstruktion och beräkning.

NX och externa FE-lösare

Om ni inom företaget idag använder NX för CAD och har FE-lösare från andra leverantörer så är lösningen enkel: Använd NX för CAD och preprocessning och låt NX koppla sig mot den externa FE-lösaren! Gränsnittet i NX anpassar sig till FE-lösaren man har valt vilket gör att man bara får upp de alternativ för element, laster, mm som är giltiga för den lösaren.

Här är ett enkelt exempel med NX för CAD, pre- och post-processning samt en extern FE-lösare för själva beräkningen. I exemplet ingår en ändring av CAD-modellen och uppdatering av beräkningsmodellen med ny analys.

  1. CAD-modellen skapas i NX.
  2. I applikationen för preprocessning genereras mittytor. Detaljer, oviktiga för simuleringen, tas bort.
  3. Modellen meshas. Laster och låsningar läggs på.
  4. När man trycker ”solve”:
    • Beräkningsmodellen exporteras till indata-fil i FE-solverns format.
    • FE-solvern (t.ex. LS-Dyna) startar med indata-filen och genererar en resultatfil.
    • Resultatfilen läses automatiskt in i NX.
  5. Resultatet presenteras i applikationen för postprocessning i NX.
  6. Ändring av CAD-modellen.
  7. Välj ”update” i applikationen för preprocessning och klicka på ”solve”.
  8. De nya resultaten laddas in i NX.

Om man räknar bort beräkningstiden i exemplet ovan så tar stegen 7-8 bara några sekunder. Om man skulle behövt generera nya mittytor och lägga in beräkningsdata på nytt skulle arbetet tagit väsentligt längre tid. Risken att glömma någon siffra eller mata in fel värden skulle dessutom öka. För mer komplexa geometrier så kan naturligtvis steg 7 kräva viss manuell interaktion, men tidsbesparingarna blir betydande.

Hur väl fungerar integrationen mellan NX och externa FE-lösare?

Integrationen med externa FE-lösare täcker många funktioner men naturligtvis inte allt för alla FE-lösare. I de fall en funktion saknas så kan man lägga till detta genom att manuellt lägga till ett s.k. ”data set”. Till exempel: Vissa materialmodeller stöds inte i NX. Man kan däremot referera till materialet i NX vilket sedan läsas in i den externa FE-lösaren genom en ”include-fil” (eller motsvarande).

Här kan du se exempel på information som stöds för olika FE-lösare:

Hör av dig om du vill diskutera hur du kommer igång med att använda finita element-analyser. Vi har både kunskapen och tillsammans med Siemens lösningarna du behöver.

Peter Jeppsson – Försäljning & CAE-specialist
Telefon 010-152 45 40 eller mejl peter.jeppsson@ditwin.se.