Предложение, приписываемое Пифагору «Все есть число», сегодня более актуально, чем когда-либо. Числа позволяют нам регистрировать и обрабатывать физические величины, такие как положения, температуры, скорости потока, напряженность поля и многие другие. Существует ряд сложных методов, которые мы можем использовать для измерения или описания физического мира с помощью чисел. С компьютерным веком появился новый и чрезвычайно универсальный инструмент: симуляция.
Моделирование позволяет сделать выводы о данных, которые не могут быть измерены напрямую. Так что это з. Б. можно получить температуру глубоко внутри объекта из измерений температуры поверхности и физического понимания процессов внутри объекта. Недоступность точки измерения не ограничена пространственным измерением. Желаемые данные также могут быть в будущем или в системе, которая еще не существует физически.
Картинная галерея
Разработчики продукта имеют больше возможностей для инноваций
По сравнению с физическими испытаниями симуляция позволяет значительно сэкономить время и средства и помогает избежать напрасной траты ресурсов и потенциально опасных ситуаций. Физические лабораторные испытания обычно связаны со значительной задержкой, поскольку образцы и устройства для испытаний должны быть подготовлены и изготовлены. Кроме того, существуют ограничения в отношении возможностей и возможностей лаборатории и отсутствие гибкости в отношении поздних изменений. Если вам приходится ждать результатов предыдущей проверки в процессе проектирования с многочисленными итерациями перед каждой итерацией, это может занять много времени.
Помимо экономии времени и денег, моделирование также позволяет исследовать гораздо более широкий спектр вариантов. Разработчики продуктов имеют больше возможностей для инноваций, могут тестировать значительно больше вариантов и комбинаций и опробовать неортодоксальные методы. В некоторых случаях моделирование является единственным способом проверки конструкции при физических испытаниях, например B. Сейсмические испытания в больших масштабах - неосуществимы. Сегодня можно моделировать практически все аспекты жизненного цикла продукта, такие как производство, виртуальные испытания, транспортировка, нормальная работа, старение, суровые условия окружающей среды, экстремальные ситуации (землетрясения, дуги, удары молнии, перегрузки и т. Д.).
Прогресс и демократизация симуляции
Основными факторами прогресса в моделировании являются увеличение вычислительной мощности и скорости, снижение затрат и простота использования. То, что еще 25-30 лет назад было большой, требующей большого объема вычислений работой, теперь можно легко рассчитать менее чем за полчаса (плюс создание модели). В дополнение к обычно более высокой скорости, современные симуляции способны учитывать большее количество переменных, что повышает общую точность симуляции.
Помимо оборудования и затрат, роли инженеров-симуляторов также значительно изменились. Первоначально опытным инженерам приходилось тратить много времени на создание моделей и настройку симуляций. Тем временем знания и навыки работы с компьютером - а также автоматизация и сами инструменты - достигли такого уровня, что многие из этих задач легко могут быть выполнены молодыми людьми или студентами. Однако это не значит, что навыки больше не востребованы. Вместо этого эксперты по симуляции теперь могут сосредоточиться на интерпретации результатов и консультировании по проектным решениям.
моделирование
Инновационная технология моделирования для дизайнеров
моделирование
Шесть проблем, которых следует избегать при использовании симуляции в строительстве
моделирование
Моделирование так же просто и быстро, как в Excel? - Ansys Discovery Live интегрирован в Creo
моделирование
Смена парадигмы в разработке продукта
Мультифизические симуляции - взаимозависимость многих эффектов
Моделирование должно в цифровой форме отражать явления, которые происходят в физическом объекте или системе. Как и в реальном мире, множественные физические эффекты часто воздействуют на объект одновременно. Глядя на з. B. система исключительно с электрической точки зрения, определение оптимального поперечного сечения кабеля является относительно простым. Однако, если принять во внимание другие явления, такие как тепловые эффекты или механические колебания, может оказаться необходимым переоценить, по-видимому, оптимальное решение. В результате симуляции должны отображать эффекты от различных физических областей (электрика, механика, термодинамика).
Взаимозависимость этих эффектов часто играет роль. Чтобы моделировать дугу, необходимо моделировать не только динамику плазмы, но и электромагнитное поведение, генерацию тепла и охлаждение. Все эти явления взаимосвязаны. Локальная проводимость плазмы оказывает влияние на генерируемое тепло, в то время как результирующие температуры снова влияют на проводимость. Тепло также влияет на движение и распределение плазмы в помещении, что, в свою очередь, меняет местную проводимость и т. Д. Поэтому влияния тесно связаны между собой, так что соответствующие вычисления выполняются параллельно, и необходимо обмениваться информацией.
моделирование
Приложения для моделирования улучшают исследования трибологии
расчет
Бесплатное программное обеспечение для многомасштабных задач
Цифровые близнецы и их применение
Симуляция требует некоторых основных данных об устройстве или системе. Если для одного и того же продукта выполняются различные моделирования, эффективность расчета можно повысить путем обмена соответствующими данными. Мало того, что можно избежать повторного ручного создания несовместимых записей, данные могут также использоваться для множества других целей на различных этапах жизненного цикла продукта. B. для системной интеграции, диагностики, прогнозирования или расширенных услуг. Для этого создается виртуальный образ рассматриваемого устройства или системы, который упрощает доступ к данным и проверку свойств. Эта структурированная коллекция данных и алгоритмов образует так называемый цифровой близнец.
Цифровой близнец
Что может сделать цифровой близнец?
Единое хранилище для всех соответствующих данных
Цифровой близнец может выступать в качестве единого хранилища для всех соответствующих данных для устройства - от информации и документации САПР, истории эксплуатации и обслуживания до часов работы и другой важной информации. Кроме того, могут быть интегрированы алгоритмы моделирования, которые могут сообщить системному конфигуратору или оператору, будет ли запланированная операция перегрузить устройство или превысить определенные пределы. Так может, например, Например, информированный оператор или управляющий заводом может принять решение разрешить более высокую температуру по эксплуатационным причинам, даже если это сократит интервал обслуживания или срок службы устройства. Такие данные могут быть запрошены одним щелчком мыши. Дополненная реальность может еще больше повысить удобство использования такого инструмента (техник просматривает объекты через камеру своего смартфона, а изображения автоматически снабжаются пояснениями или накладываются на интерактивную информацию). Инструменты запросов этого типа могут использоваться не только на рабочих местах и на мобильных устройствах, но также могут быть встроены непосредственно в пользовательские интерфейсы следующего поколения для систем управления, так что они всегда доступны и не требуют никакой ручной передачи данных.но также непосредственно встраивается в следующее поколение пользовательских интерфейсов для систем управления, так что они всегда доступны и не требуют никакой ручной передачи данных.но также непосредственно встраивается в следующее поколение пользовательских интерфейсов для систем управления, так что они всегда доступны и не требуют никакой ручной передачи данных.
Дополненная реальность
Так происходит передача знаний в компании
В дополнение к отдельным устройствам, цифровые близнецы также могут быть созданы для более крупных процессов и систем (например, группы сотрудничающих машин на заводе), которые затем состоят из цифровых близнецов отдельных компонентов и содержат данные об их конфигурации и взаимодействии. Кроме того, цифровые близнецы могут отображать интерфейсы между устройствами и, таким образом, поддерживать конфигурацию системы, тестирование и устранение неполадок.
Дизайн машины для 2-й встречи пользователей
Искусственный интеллект не может заменить эмоции
Инструменты и методы для моделирования
АББ использует сочетание коммерческих инструментов моделирования с открытым исходным кодом и собственных разработок. Выбор инструмента зависит от имеющейся проблемы, и знание того, какой инструмент лучше всего подходит для того, что входит в компетенцию моделирования.
Модель для моделирования создается на основе проектной информации (например, данных САПР). Такие факторы, как граничные условия, нагрузки и т. Д. Также принимаются во внимание. Создание этих данных уже в определенной степени поддерживается автоматизацией. Тот факт, что использование таких инструментов становится легче, привело к «демократизации» симуляции.
Требуемая вычислительная мощность зависит от типа моделирования. В то время как высокопроизводительный компьютер может потребоваться для электротермического анализа всего распределительного устройства среднего напряжения (приблизительно 50 миллионов ячеек в сети конечного объема), хорошего ноутбука достаточно для более простых моделей или других приложений. Расчет выбросов электрического поля вокруг электростанции (90 м х 150 м) с размером сетки (в наиболее интересных областях) 2 см проводился на ноутбуке примерно за два часа. С сетевыми расчетами один прогон моделирования может дать результат соответствующего качества в течение нескольких секунд.
Искусственный интеллект и симуляция
Искусственный интеллект (ИИ) играет все более важную роль в симуляции, например, Б. в создании моделей и в обнаружении и интерпретации явлений. Одной из сильных сторон ИИ является оптимизация корреляции данных. Таким образом, ИИ может, например, Б. определить, какие параметры оказывают наибольшее влияние на оптимизацию, и предложить варианты дизайна, приближающиеся к оптимальным.
Программное обеспечение CAx
AI в NX: так инструмент CAx может предсказать предстоящие рабочие шаги
Симуляторы и 3D / 4D печать
Моделирование, описанное до сих пор, обычно выполняется четко до или независимо от производства или применения и поэтому не считается процессами в реальном времени. Примером, в котором симуляции должны выполняться в режиме реального времени, является 3D и 4D печать (4D объект - это трехмерный объект с дополнительными встроенными функциями). Моделирование, выполняемое параллельно печати, может, например, Б. служат для корректировки параметров при печати. Например, временные перепады температур, вызванные процессом печати, могут быть компенсированы.
моделирование
Моделирование повышает надежность процесса в 3D-печати металла
моделирование
Улучшите деформацию компонента и время цикла в литье под давлением
развитие
Избегайте известных ошибок в производстве на этапе проектирования
КНИГА СОВЕТА В книге «Аддитивное производство» описаны основы и практические методы использования аддитивного производства в промышленности. Книга предназначена для дизайнеров и разработчиков, чтобы поддержать успешное внедрение аддитивных процессов в своих компаниях.
Найти оптимальный
Симуляция - это гораздо больше, чем замена лабораторных испытаний или ускорение разработки продукта. Поскольку запустить симуляцию намного проще, чем настроить тест, можно выполнить гораздо большее количество симуляций и, таким образом, изучить широкий спектр вариантов, включая необычные и экспериментальные идеи. Не ограничивая пользователя одним решением с самого начала, симуляция открывает новые возможности не только в дизайне продукта, но также в отношении производственных процессов, бизнес-решений, тестирования и верификации, а также услуг. Это позволяет разработчикам экспериментировать с различными геометриями и идеями и уточнять параметры в несколько итераций. Другими словами, симуляция способствует творчеству.
* Марек Флорковский, Даниэль Сзары, ABB Corporate Research Kraków, Польша; Андреас Моглестю, ABB Review, Баден-Детвиль, Швейцария