Autodesk Simulation – část 2.

Praxe a některé novinky
Volba simulace, definice okrajových podmínek a přiřazení materiálu modelům jsou první kroky výpočtářovy praxe. Autodesk Algor disponuje knihovnou materiálů, která funguje odděleně od dalších programů. Díky blízké integraci s objemovými modeláři samozřejmě umí využívat materiálová data načtených CAD modelů. Sledováním vývoje produktů Autodesk naznačuje, že by postupně mohla vzniknout jednotná materiálová databáze pro všechny CAD programy a nejen je. Není pochyb o přínosech takovéhoto počinu. Vytvoření uživatelské knihovny je samozřejmostí. Autodesk Simulation disponuje například materiály závislými na teplotě, fluidními elementy a dalším.

Autodesk Simulation má více než desítku elementů (z hlediska pojmenování), přičemž elementy mohou mít vícero podob vlivem odchýlení od základního geometrického tvaru, může být zvolen počet uzlových bodů (např. izoparametrické lineární nebo kvadratické), lze rovněž ovlivnit stupeň integrace. Elementy jsou typicky, podle nástrojů numerické matematiky, jedno-, dvou- a třídimenzionální, určené pro dvourozměrné a třírozměrné úlohy Elementy a jejich matematická formulace, jsou standardně svázány s materiálovými modely a typy fyzikálních úloh. U izotropních materiálů aplikovaných na izoparametrické elementy je výsledek definice vstupních dat úlohy jednoznačný, u elementů určených pro simulace skořepinových objektů z kompozitních objektů je nutné materiál definovat „ruku v ruce“ s parametry elementů, s ohledem na souřadný systém atd. Autodesk Simulation se navíc chlubí historickým prvenstvím při generování skořepinových sítí objemové geometrie (elementy typu Midplane Mesh).

Prostředí postprocesoru programu Autodesk Simulation.

Oblastí, na kterou se vývojáři obzvláště soustřeďují, jsou úlohy ve zkratce nazývané MES (Mechanical Event Simulation). Jedná se o souhrnné pojmenování skupiny nelineárních úloh, které zahrnují tuhá a poddajná tělesa, kontakty, dynamické efekty, nelineární materiálové vlastnosti a další. Pro tuto oblast přibyly a byly vylepšeny typy kontaktů a jejich chování, bylo vylepšeno zadávání odstředivých silových účinků, přidána speciální „čepová“ okrajová podmínka a mnoho dalšího. I pro ostatní úlohy je samozřejmě možné aplikovat posuvy a natočení (jakožto okrajovou nebo deformační podmínku), stejně tak silové a momentové zatížení, zatížení teplotní, tlakové a hydrostatické a řadu dalších zatížení s možností aplikování na plošnou a objemovou geometrii.

Před spuštěním výpočtu je dobré provést kontrolu modelu, tzv. Check Model. Ta dokáže odhalit řadu nesrovnalostí, ale chyby v zadání samozřejmě odhalit nemůže. Pro vypočítání rovnice MKP slouží několik řešičů (pro řešení soustav rovnic). Jejich přítomnost i názvy odrážejí historický vývoj numerických metod i samotného programu, přičemž volbou nenovějšího interaktivního řešiče (u strukturálních úloh) výpočtář v zásadě nemůže udělat chybu. Pro uživatelův komfort Autodesk Simulation podporuje výpočet předem připravených úloh v dávkách, které se spouštějí ve zvolený čas. Mezi další novinky programu patří podpora a možnost nastavení, kolik jader (vláken) bude řešič po spuštění výpočtu využívat.
Vytvoření konečnoprvkové sítě na základě plošné nebo objemové geometrie je nezbytným předpokladem pro realizaci výpočtu. Nástroje pro úpravu a vytvoření geometrie byly popsány výše. Síť elementů může uživatel vytvořit (od základu) i ručně, využití automatických generátorů delší dobu převládá (spojeno především s nárůstem výpočetního výkonu počítačů a masivním nasazením 3D technologií). U programu Autodesk Simulation lze ocenit kvalitu generátoru sítí zejména v tom, že je schopen i na složité geometrii vytvářet elementy převážně ze šestistěnů. V místech, kde nenalezl možnost pokračovat v tvorbě mapované sítě, tj. v místě detailů, pod povrchem uvnitř středu tělesa atd., vkládá čtyřstěny nebo pětistěny.
Uživatelské prostředí postprocesoru programu Autodesk Simulation bylo rovněž přepracováno, ostatně jako celý program. Samozřejmostí je vykreslení posuvů, deformací, napětí a napjatosti podle všech základních analytických formulací. Navíc na prutových konstrukcích lze vykreslovat průběhy posouvajících sil a momentů. Rovněž je samozřejmostí vyčíslení reakčních sil ve vazbách, animace výsledků a další funkce nezbytné pro popsání a pochopení chování řešených objektů.

Závěr
Autodesk Inventor Fusion je výkonný a užitečný program pro přípravu modelových dat určených pro následné výpočtové modelování technických objektů. Autodesk Vault nově může sloužit jako správce či databáze dat a podkladů vstupujících a vzešlých ze simulací. A samotný konečnoprvkový program Autodesk Simulation se stal plnohodnotnou součástí portfolia firmy Autodesk. Letití uživatelé MKP programů mají příchodem nováčka legitimní potřebu prověřit, zda z technického hlediska umí minimálně to, co v dané oblasti dlouhodobě zavedené programy. Díky třicetileté historii má program tyto zkoušky dospělosti již za sebou a nejen v oblastech klasického strojírenství se projevuje jako poctivý pracant. Například ve Spojených státech pomáhal řešit biomechanické problémy už v minulém století.

Autor článku: Lubomír W. Novotný ze společnosti TOSHULIN, a.s.
Publikováno: MM Průmyslové spektrum č. 10/2011, str. 62.