Prawdziwa moc automatyzacji w Abaqusie

Dokonując przeglądu stron związanych z symulacjami wpadłem na artykuł opisujący projekt, w którym brałem udział. Mowa o artykule King of the road – Royal Enfield takes back its crown, a konkretnie paragrafie zaczynającym się od słów Royal Enfield’s push for automation. Głównym celem tego projektu było wykorzystanie API Pythona w Abaqusie tak aby przyspieszyć proces budowy modelu silnika motocyklowego. Bez wchodzenia w detale, swoją cegiełkę dołożyłem do skryptu rozpoznającego otwory oraz definiującego śruby dowolnej geometrii silnika. Jak wspomniano w artykule – automatyzacja nie tylko przyspiesza proces budowy modelu (zamiast kilku tygodni, teraz proces trwa kilka dni), ale i pozwala ustandaryzować cały proces czyniąc go tym samym mniej podatnym na błędy.
Do wpisu dołączam filmik, w którym Rod Giles – kierownik działu CAD&CAE, osoba nietuzinkowa, przesympatyczna i z ogromnym doświadczeniem prezentuje w jaki sposób symulacje usprawniają pracę w Royal Enfield.

Symulacja oblodzenia w Ansysie

Choć samolot jest statystycznie najbezpieczniejszym środkiem transportu to zdarza się, że podczas rejsów powietrznych dochodzi do katastrof. Nie tak dawno, bo w 2009 roku doszło do katastrofy lotu Air France nr 447, w której zginęło 228 osób. Śledztwo wykazało, że jedną z przyczyn katastrofy było zamarznięcie rurek Pitota. Rurki te pełnią funkcję czujników prędkości, a ich oblodzona powierzchnia powodowała błędne odczyty prędkości maszyny. Niestety, załoga nie rozpoznała skąd wzięły się anomalie w pomiarach prędkości i w nieodpowiedni sposób próbowała przeciwdziałać jej skutkom. To spowodowało zatrzymanie się samolotu i ostatecznie jego rozbicie. Z tego co się dowiedziałem, przed katastrofą, samoloty Airbus A330 miały już zaplanowaną wymianę rurek Pitota, ponieważ odkryto wadę projektową systemów ogrzewających. Na tym konkretnym przykładzie bardzo dobrze widać jak wysoka odpowiedzialność spoczywa na barkach inżynierów projektujących takie systemy. Jednym ze sposobów na odwzorowanie warunków w jakich powstaje oblodzenie są symulacje takie jak powyżej. To dzięki nim inżynierowie są w stanie zaprojektować systemy ogrzewające tak by zminimalizować wpływ oblodzenia na odczyt z czujników. Źródło

Helikopter w ogniu

Niestety, nie mam zbyt wielu informacji na temat parametrów tej symulacji, a szkoda bo wizualizacja jest zjawiskowa. Na podstawie strzępkowych informacji, które znalazłem wydaje mi się, że symulacja że miała na celu określenie wydajności wznoszenia się helikoptera Sikorsky S-76 (nawiasem mówiąc, to ten sam rodzaj helikoptera, w którym całkiem niedawno zginął koszykarz Kobe Bryant). Cała symulacja została wykonana przy użyciu aplikacji WAKE3D rozwijanej na uniwersytecie w Wyoming. Źródło

Z dedykacją dla mojej żony Agnieszki :)

Chaotyczne, dynamiczne i nieprzewidywalne. Prawdopodobnie właśnie za te cechy większość inżynierów uwielbia swoje… symulacje 😉 Z okazji walentynek przygotowałem krótką symulację, która przedstawia proces nadmuchiwania balonu i spuszczania z niego powietrza. Pozornie prosta animacja przedstawia trzy podstawowe źródła nieliniowości. Pierwsza wynika ze sposobu w jaki balon zmienia kształt – jest związana z dużymi przemieszczeniami i rotacjami poszczególnych regionów balonu. Drugi typ nieliniowości związany jest ze sposobem w jaki program (w tym przypadku Abaqus) reprezentuje zachowanie materiału. Choć nie miałem dostępu do rzeczywistych danych materiałowych to założyłem, że balon zbudowany jest z cienkiej gumowej membrany. Hipersprężysty model materiałowy spowodował, że balon nie rozciąga się jak zwykła sprężyna, ale w nieco bardziej skomplikowany sposób. Ostatnim źródłem nieliniowości są oddziaływanie kontaktowe jakie występujące na granicach stale rozszerzającego i kurczącego się balonu.
Kolejna ciekawostka związana jest ze sposobem w jaki symulowany jest proces pompowania i spuszczania powietrza z balonu. Do zasymulowania tego procesu wykorzystałem funkcje Fluid Inflator i Fluid Exchange. Dzięki nim istnieje możliwość zdefiniowania objętości powietrza jaka ma zostać dostarczona do wnętrza balonu. Jest to jeden ze sposobów na modelowanie zagadnień typu FSI, czyli interakcji pomiędzy ciałem stałym, a płynem. Co więcej, funkcje takie wykorzystuje się w modelowaniu wybuchu poduszek powietrznych oraz (z tego co mi wiadomo) w projekcie budowy symulacji ludzkiego serca. Pamiętajcie – love is in the air!

Wybuch kontrolowany

Część z was na pewno słyszała o tym, że SpaceX z premedytacją zniszczyło jedną ze swoich rakiet (jeśli kogoś to ominęło to polecam obejrzeć ten filmik). Tak się składa, że podobne testy przeprowadziła też Amerykańska Agencja Kosmiczna NASA. W ich przypadku przedmiotem kontrolowanego zniszczenia był największy istniejący zbiornik na paliwo rakietowe. W czasie testu próbowano odwzorować warunki lotu rakiety przy użyciu azotu i tłoków hydraulicznych. Taki zabieg pozwolił na wytworzenie odpowiedniego ciśnienia oraz sposobów obciążeń w zbiorniku. Okazało się, że w momencie rozszczelnienia, obciążenia oddziałujące na zbiornik były o około 2.6 razy większe od obciążeń nominalnych określonych w procesie projektowym. Z punktu widzenia obliczeń numerycznych najciekawszym jest fakt, że modele komputerowe pozwoliły określić moment zniszczenia z marginesem błędu wynoszącym około 3%. To niezbity dowód na to, że współczesne programy do symulacji już są i będą nieodzownym elementem procesu projektowania wszystkich konstrukcji mogących mieć wpływ na ludzkie życie. Źródło