Nastran In-CAD: osm výhod pro vaše lepší návrhy

Pokud jste uživateli sady Product Design & Manufacturing Collection, máte mezi mnoha užitečnými nástroji k dispozici i aplikaci Nastran In-CAD, schopnou pomocí metody konečných prvků (MKP) ověřovat vaše digitální návrhy ještě před tím, než je zadáte do výroby. Zní to jako klišé (a částečně také je), ale pojďme se společně podívat na několik případů, na kterých v praxi okamžitě poznáte, v čem je Nastran In-CAD tak užitečný. Srovnávat budeme se "základním" integrovaným řešením pro výpočty pomocí MKP dostupným jako modul Pevnostních analýz v Inventoru.

Rychlost síťování

V prvním případě se jedná o test "hrubé síly" pomocí srovnání rychlosti síťování vzorové součásti. Velikost elementu se v MKP modulu Inventoru určuje relativně vzhledem k rozměru ohraničujícího kvádru součásti a je nastavena na hodnotu 0.009259, což odpovídá 1 mm pro In-CAD, zatímco pro síťování přímo v In-CADu byla navolena hodnota 0.8 mm - tedy ve prospěch Inventoru.

Ve výsledku byl při síťování Nastran In-CAD o 4 s pomalejší (35.5 s vs 31.5 s Inventoru), ale zato vytvořil o téměř 50 % více elementů než Inventor (682437 vs 455723). 1:0 pro Nastran In-CAD. (Mimochodem, v Nastran In-CADu můžete, na rozdíl od Inventoru, zadat absolutní velikost sítě v požadovaných jednotkách).

Rychlost výpočtu

Jedná se o další test hrubé síly. Na obrázcích je porovnání rychlosti výpočtu lineární statické úlohy s kontaktem pro stejnou velikost elementů, kdy ale vlivem rozdílu ve způsobu síťování Inventor vytvořil 19681 elementů, zatímco Nastran In-CAD jen 13418. Menší počet elementů (a uzlů...) samozřejmě (většinou) vede ke kratšímu času simulace pro jinak stejné okrajové podmínky a typ simulace a Nastran In-CAD úlohu dokončil o 15.6 s rychleji než Inventor (21.4 s vs 37 s).

Nicméně, aby bylo srovnání úplné, porovnali jsme rychlost výpočtu i pro stejný počet elementů (19650 v Nastranu In-CAD) a v tomto případě In-CAD dokončil výpočet za 29.7 s. 2:0 pro Nastran In-CAD.

Grafy z výsledků

Jen v Nastran In-CADu můžete snadno zobrazit průběh vypočtených veličin (posunutí, napětí, přetvoření atd.) ve vybraných uzlech, elementech nebo podél hran formou grafu. Hodnoty je možné i exportovat a následně dále upravovat v libovolném tabulkovém procesoru. 3:0 pro Nastran In-CAD.

Šroubové spoje

Pokud potřebujete provádět simulace včetně zahrnutí šroubových spojů, má k tomuto Nastran In-CAD dedikovaný nástroj. Jedná se o speciální typ konektoru umožňující definovat nejen rozměry šroubového spoje, ale i jeho předpětí. Výsledkem jsou pak nejen přesnější výsledky, ale i rychlejší průběh simulace. 4:0 pro Nastran In-CAD.

Konektory

O šroubovém spoji jsme se už zmínili. Nastran In-CAD obsahuje ale i další typy užitečných konektorů. Zmínit můžeme např. tuhý konektor RBE2 pro pevné propojení vybraných objektů s definovaným bodem, do kterého je následně možné zadat okrajovou podmínku, interpolační konektor RBE3 např. pro přenos zatížení na vybrané objekty, nebo pružinu. A jejich využití? Představte si, že se chcete v simulaci více přiblížit skutečnosti tím, že žádná vazba není nikdy nekonečně tuhá... 5:0 pro Nastran In-CAD.

1D, 2D a 3D elementy v jediné simulaci

Na rozdíl od Inventoru můžete v Nastran In-CADu kombinovat všechny 3 typy elementů v rámci jediné simulace. Máte model obsahující rámovou konstrukci vhodnou pro zjednodušení pomocí 1D elementů, ale zároveň potřebujete v simulaci ponechat i plechové kryty zjednodušené jako střednicové plochy? S Nastran In-CADem to není problém. 6:0 pro Nastran In-CAD!

Vliv teploty

Nastran In-CAD je schopen řešit velké množství úloh - statické, dynamické, lineární, nelineární, únavové výpočty atd. Jednou z úloh je i analýza přestupu tepla, jejíž výsledky můžete následně zahrnout do pevnostního výpočtu. Co se stane, když  se "běžná" referenční teplota 20 °C zvýší o dalších 20 °C? Na toto už Inventor neodpoví. 7:0 pro Nastran In-CAD.

Nelinearity (velké deformace, materiálové,...)

Nemusíte řešit zrovna plastický kolaps konstrukce, abyste se dostali do oblasti nelinearit. Velmi častým příkladem mohou být velké deformace různých zatížených plechových krytů, ve kterých Vám Inventor vypočte nesprávné hodnoty i přes to, že k mezi kluzu bude ještě daleko. S Nastranem In-CAD a nelineární statickou simulací ale správný výsledek určíte velmi snadno. 8:0 pro Nastran In-CAD.

Shrnutí

Klidně bychom mohli vytvořit článek o 10 výhodách, nebo i 20, důležité ale je, že všechny výhody, které jsme v článku popsali, mají okamžitý pozitivní dopad na Vaši práci bez ohledu na to, zda se chystáte udělat jednoduchou koncepční pevnostní analýzu, nebo složitou transientní úlohu se zahrnutím teploty a dynamických vlastností výrobku. Ať už pevnostní a teplotní analýzy v současné době využíváte, nebo s nimi teprve chcete začít, Nastran In-CAD je pro Vás připraven k okamžitému použití bez nutnosti dodatečných investic - vše najedete v sadě Product Design & Manufacturing Collection.