Mechanika s Inventorem

Transkript

1 CAD Mechanika s Inventorem 1. Úvodní pojednání Petr SCHILLING, autor přednášky Ing. Kateřina VLČKOVÁ, obsahová korekce Tomáš MATOVIČ, publikace 1 Obsah přednášky: Cíl projektu 3 Význam mechanických analýz 4 Úskalí mechanických analýz 8 Využití MKP v technické praxi 9 Výstupy a závěrečná diskuse 16 2 Cíl projektu: zvýšení atraktivity předmětu Mechanika (MEC) zvyšování dovedností studentů v uplatňování ICT prostředků v rámci technických aplikací analytické řešení středoškolských úloh mechaniky názorně a vhodně doplněné ICT metodami řešení vedení ke správné definici technických problémů mechanických modelů, bez změny jejich povahy správná interpretace výsledků řešení výstup: moderní a poutavá výuka a publikovaný výukový výstup 3

2 Význam mechanických analýz CAD CAD zpravidla 3D model skutečné geometrie či připravovaného výrobku pro potřebu analýz vznikají na základě myšlenek konstruktéra či zadáním designéra výstupem práce konstruktéra, ale datovým vstupem v předvýrobních etapách důležitým parametrem kvalita CAD dat virtuální svět idealizace 4 Význam mechanických analýz CAD MKP 3D CAD geometrie - vstupem ověření návrhu před výrobou samotného prototypu výstupem práce konstruktéra (díly) a výpočtáře (sestavy a konstrukční celky) simulace multifyzikálních procesů v konstrukčních celcích důležitým parametrem míra idealizace výpočtové studie virtuální svět idealizace 5 Význam mechanických analýz CAD zpětný proces v průběhu předvýrobní etapy modifikace datového vstupu - 3D CAD geometrie za účelem optimalizace výstupů analýz projevem optimalizovaný tvar dílu či konstrukčního celku s ohledem na vhodnější využití vlastností materiálu lze provádět i opakovaně virtuální svět idealizace 6

3 Význam mechanických analýz Spočívá: v simulování fyzikálních a multifyzikálních procesů na virtuálních součástech, jejich sestavách a konstrukčních celcích v testování virtuálních prototypů (3D CAD geometrie) ve značném snížení nutnosti výroby velkého množství fyzických prototypů ve snížení finančních nákladů na výrobu prototypů ve snížení finančních nákladů vhodnějším využitím vlastností materiálů 7 Úskalí mechanických analýz Spočívá: v míře idealizace výpočtové studie výpočtový model v nutnosti správné definice parametrů výpočtové studie možnost naprostého znehodnocení získaných výsledků v obtížnosti při odhalování chyb ve znalostech a zkušenostech výpočtáře v nutnosti použití příslušného aplikačního software či modulu ve správné interpretaci získaných výstupů 8 40ti letá historie růst spojen s rozšiřováním možností metody roste s růstem výpočetního výkonu počítačů 9

4 Dopravní technika nejširší uplatnění automobilový průmysl: karoserie, motor, převodovka, elektrické vybavení atd. kontrolní a optimalizační cílem: zkrácení času na vývoj, snížení nákladů, zvýšení bezpečnosti atd. široké uplatnění při stavbě lodí Letectví a kosmický výzkum historicky první oblast nasazení respektive MKP vyvinuta pro tuto oblast simulace prostředí a stavů působících v průběhu funkce na letecké a kosmické systémy 10 Energetika zvláštní bezpečnostní předpisy statické, dynamické a teplotní vývoj: čerpadel, potrubních rozvodů, kotlů, výměníků, turbín, budov a jejich technického vybavení vyhodnocení únavy a životnosti, kontrola seizmických stavů a simulace havarijních stavů jaderná energetika: bezpečnostní simulace havarijních stavů: teroristické útoky, chyba obsluhy či přírodní katastrofy 11 Strojírenství statické, dynamické a teplotní strojů a zařízení vyhodnocování: deformací a napjatosti, tuhosti, stability určování životnosti optimalizace tvaru, materiálu a technologie Chemický průmysl výroba plastů speciální materiálové modely, typy elementů či zatížení (radiace, UV záření, atd.) simulace pádů či nárazů 12

5 Elektrotechnika a simulace nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních elektromagnetických polí pro: generátory, transformátory, cívky, indikční pece, elektromotory, magnetické zobrazovací jednotky, cyklotrony, senzory atd. Mikroelektronika a elektronika nejmladší oblast nasazení MKP elektronických systémů simulace elektrostatických, elektromagnetických a teplotních polí speciální modely pro komponenty: semikonduktory, snímače a senzory 13 Procesní inženýrství simulace: proudění, proudění s teplem u kapalin a plynů, únos pevných částic, mísení jednotlivých složek a chemických reakcí, hoření atd. Stavebnictví nejstarší oblast nasazení MKP statické a dynamické staveb v současnosti rozšířeny o problematiku: proudění, šíření znečištění, akustiku, explozní zatížení atd. nelineární a speciální materiálové modely: beton, kovy, dřevo, kompozitní materiály, plasty, keramiky a skla 14 Speciální a vojenská technika první MKP program vytvořen v USA pro vojenský projekt hlavní oblast použití analýz simulace a odolnosti i účinků zbraní simulace penetrací, explozí a destrukcí Biomechanika medicínské a lékařské účely simulace zubních implantátů, vývoj kardiostimulátorů, kloubních náhrad nejnověji: modelování odezev na chirurgické zákroky, tepelné šoky v rámci onkologické léčby 15

6 Výstupy přednášky a závěrečná diskuse seznámení s cíly projektu Mechanika s Inventorem vysvětlení významu a úskalí metody MKP výpočtů ( analýz) seznámení s aplikacemi metody MKP v technické praxi Závěrečná diskuse, dotazy 16