#03 CAE systémy (Computer Aided Engineering)
CAE systémy (Computer Aided Engineering), čiže počítačom riadené inžinierstvo je široké využitie počítačového softvéru na pomoc pri úlohách inžinierskej analýzy. Sú súčasťou počítačom podporovaných systémov CAx. Softvér počítačom podporovaného inžinierstva úplne zmenil spôsob, akým sa väčšina produktov vyvíja. Simuláciou toho, ako sa budú diely správať za normálnych a abnormálnych okolností, môžu teraz inžinieri vyhodnotiť množstvo návrhov priamo na obrazovke počítača.
Základné funkcie CAE systémov zahŕňajú:
- analýzu konečných prvkov (FEA – Finite Element Method)
- výpočtovú dynamiku tekutín (CFD - Computational Fluid Dynamics)
- dynamiku viacerých telies (MBD – Multibody)
- odolnosť
- optimalizáciu, atď.
Prečítaj si viac z kategórie: CAx systémy
CAE slúži na simuláciu jednotlivých produktov s cieľom zlepšiť návrhy produktov alebo pomôcť pri riešení inžinierskych problémov v širokej škále priemyselných odvetví. To zahŕňa simuláciu, validáciu a optimalizáciu produktov, procesov a výrobných nástrojov. Typické využitie CAE systémov pozostáva z krokov predbežného spracovania, riešenia a následného finálneho spracovania (v krátkosti sa jedná o optimalizáciu). Vo fáze predbežného spracovania inžinieri modelujú geometriu v CAD softvéri (CAD model), ktorá predstavuje geometrické a fyzikálne vlastnosti návrhu. CAE systémy majú za cieľ byť hlavnými poskytovateľmi informácií, ktoré pomôžu pri podpore dizajnérskych tímov pri rozhodovaní. Počítačom podporované inžinierstvo sa používa v mnohých oblastiach, ako je automobilový, letecký, vesmírny a lodiarsky priemysel. Bližšie informácie o CAE systémoch sa dozviete z videa: https://www.youtube.com/watch?v=jnnLEBCRSfI&ab_channel=FEAforBegineers Medzi najznámejšie softvéry patria:
- ANSYS
- ADINA
- Abaqus
- SimScale
- Altair
- Autodesk
- MSC Software Corporation
- Siemens Simcenter
- a mnoho ďalších
Z predošlých vymenovaných softvérov všetky podporujú FEA, CFD aj MBD formy analýzy.
Metóda konečných prvkov
Metóda konečných prvkov je numerická metóda slúžiaca na simuláciu priebehov napätia, deformácii, vlastných frekvencií, prúdenie tepla, javov elektromagnetizmu, prúdenie tekutín a pod. na vytvorenom fyzikálnom modeli. Jej princíp spočíva v diskretizácii spojitého kontinua do určitého (konečného) počtu prvkov, pričom zisťované parametre sú určované v jednotlivých uzlových bodoch. MKP sa používa predovšetkým pre kontrolu už navrhnutých zariadení, alebo na stanovenie kritického (najnamáhanejšieho) miesta konštrukcie. Hoci sú princípy tejto metódy známe už dlhšiu dobu, k jej masovému využitiu došlo až s nástupom modernej výpočtovej techniky.
https://www.youtube.com/watch?v=GHjopp47vvQ&ab_channel=TheEfficientEngineer
Využitie v automobilovom priemysle
CAE nástroje sú veľmi široko používané v automobilovom priemysle. V skutočnosti ich použitie umožnilo výrobcom automobilov znížiť náklady a čas na vývoj produktu a zároveň zlepšiť bezpečnosť, pohodlie a životnosť vozidiel, ktoré vyrábajú. Prediktívna schopnosť nástrojov CAE pokročila do bodu, keď sa väčšina overovania návrhu teraz vykonáva pomocou počítačových simulácií (diagnostiky), a nie pomocou fyzického testovania prototypov. Aj keď v CAE došlo k mnohým pokrokom a je široko používaný v inžinierskej oblasti, fyzické testovanie je stále nevyhnutnosťou. Používa však iba ako overovací faktor výrobku v konečnom testovaní.
Vo videu môžete vidieť crashtest karosérie automobilu pri havárií:
https://www.youtube.com/watch?v=A2Av9nygEoI&ab_channel=BrunoMussulini
Optimalizácia topológie
Optimalizácia topológie je matematická metóda, ktorá optimalizuje rozloženie materiálu v rámci daného konštrukčného priestoru pre daný súbor zaťažení, okrajových podmienok a obmedzení s cieľom minimalizovať použitie potrebného materiálu. Optimalizácia topológie sa líši od optimalizácie tvaru a optimalizácie veľkosti v tom zmysle, že návrh môže dosiahnuť akýkoľvek tvar v rámci priestoru. Konvenčná formulácia optimalizácie topológie využíva metódu konečných prvkov (FEM) na vyhodnotenie návrhu. Návrh je optimalizovaný buď pomocou techník matematického programovania. Optimalizácia topológie má široké uplatnenie v leteckom, strojárskom, biochemickom a stavebnom inžinierstve. V súčasnosti inžinieri väčšinou využívajú optimalizáciu topológie na úrovni konceptu procesu návrhu.
- https://sk.wikipedia.org/wiki/Met%C3%B3da_kone%C4%8Dn%C3%BDch_prvkov
- https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/our-story/glossary/computer-aided-engineering-cae/13112
- https://all3dp.com/2/best-cae-software/
- https://images.computerhistory.org/makesoftware/mscw.car-crash-simulation.real-and-simulated-crash-test.simulation-on-cray-supercomputer.jpg?w=1200
- https://en.wikipedia.org/wiki/Topology_optimization
Autor: Dávid Borko | Daily Automation
Našiel si nezrovnalosti v tomto príspevku? Daj nám o tom vedieť. Pomôžeš tým skvalitniť obsah portálu pre priaznivcov Daily Automation. Vopred ďakujeme za Tvoju ochotu!