oblastech pružnost & pevnost, akustika Masarykova kolej, Praha 6 (Kongresové centrum) Karel Bittner bittner@humusoft. @humusoft.cz zuzanaz@humusoft.



Podobné dokumenty
Návrhy elektromagnetických zení

Úvod do modelování v programu COMSOL Multiphysics verze 4

různých profesních oblastech

Dynamika tekutin v různýchr profesních oblastech

Paralelní výpočty ve finančnictví

MATLAB & COMSOL Multiphysics

Nelineární úlohy při výpočtu konstrukcí s využitím MKP

v oblasti elektromagnetismu

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Modelování elektromechanického systému

MATLAB. Matematické výpočty, analýza dat a tvorba aplikací. Jaroslav Jirkovský jirkovsky@humusoft.cz. info@humusoft.

Mechanika s Inventorem

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

Programové systémy MKP a jejich aplikace

CAD/CAE. Fyzikální model. (fyzikální podstata problémů, počáteční a okrajové podmínky, materiálové modely)

Nelineární problémy a MKP

produktů. produkty: AutoCAD Mechanical Showcase Autodesk Autodesk Designer SketchBook Autodesk Mudbox Vault Autodesk Ultimate Intel Xeon Intel Core

OTÁZKY KE STÁTNÍ ZÁVĚREČNÉ ZKOUŠCE (NAVAZUJÍCÍ STUDIUM) OBOR 3901T APLIKOVANÁ MECHANIKA. Teorie pružnosti

Studentská 1402/ Liberec 1 tel.: cxi.tul.cz

SOLIDWORKS SIMULATION

Tvorba výpočtového modelu MKP

CAD/CAE. Fyzikální model. (fyzikální podstata problémů, počáteční a okrajové podmínky, materiálové modely)

Dílčí projekt: Systém projektování textilních struktur 1.etapa: tvorba systému projektování vlákno - příze - tkanina

Úvod do používání COMSOL Multiphysics v modelování elektromagnetického pole v biologických systémech

MATLAB. Matematické výpočty, analýza dat a tvorba aplikací. Jaroslav Jirkovský jirkovsky@humusoft.cz. info@humusoft.

Karel Bittner HUMUSOFT s.r.o. HUMUSOFT s.r.o.

MATLAB. Měření a analýza dat, statistika a optimalizace. Jaroslav Jirkovský jirkovsky@humusoft.cz. info@humusoft.cz.

Numerická simulace sdílení tepla v kanálu mezikruhového průřezu

SIMULACE V KONFEKČNÍ VÝROBĚ S VYUŽITÍM METODY KONEČNÝCH PRVKŮ (MKP, FEM)

Základy tvorby výpočtového modelu

MATLAB & Simulink. Matematické výpočty, analýza dat a tvorba aplikací. Jaroslav Jirkovský jirkovsky@humusoft.cz. info@humusoft.

Úvod do předmětu, úvod do problematiky CAE a MKP (přehled nástrojů a obecné postupy CAD/CAE, vazby součástí CAE)

Mechanika s Inventorem

VLIV KMITÁNÍ TRUBKY NA PŘESTUP TEPLA V KANÁLU MEZIKRUHOVÉHO PRŮŘEZU

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

19.4. Olomouc Plzeň 6.6. Bratislava Brno

Generování sítě konečných prvků

Zadání vzorové úlohy výpočet stability integrálního duralového panelu křídla

Workshop. Vývoj embedded aplikací v systému MATLAB a Simulink. Jiří Sehnal sehnal@humusoft.cz. info@humusoft.cz.

Mechanika s Inventorem

Parametrizovaná geometrie v COMSOL Multiphysics, verze 3.5a

O aplikaci Parallels Desktop 7 for Mac

8. Základy lomové mechaniky. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

Numerické modelování interakce proudění a pružného tělesa v lidském vokálním traktu

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

GNSS korekce Trimble Nikola Němcová

Mechanika s Inventorem

Václav Uruba home.zcu.cz/~uruba ZČU FSt, KKE Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i., ČVUT v Praze, FS, UK MFF

SolidWorks Simulation

Náhradní ohybová tuhost nosníku

Aplikace metody konečných prvků

5 990,- květen , ,- ceník. HCOMP AMD 4000 Trinity. Záruka 2 roky možnost splátek. Doporučený software. Cena s DPH.

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

Autodesk Simulation CFD Webinář , Martin Sás a Petr Fischer

1. SYSTÉMOVÉ POŽADAVKY / DOPORUČENÁ KONFIGURACE HW A SW Databázový server Webový server Stanice pro servisní modul...

Informatika ročník

ANALÝZA NAPĚTÍ A DEFORMACÍ PRŮTOČNÉ ČOČKY KLAPKOVÉHO RYCHLOUZÁVĚRU DN5400 A POROVNÁNÍ HODNOCENÍ ÚNAVOVÉ ŽIVOTNOSTI DLE NOREM ČSN EN A ASME

MKP simulace integrovaného snímače

ANALÝZA VLASTNOSTÍ KÓNICKÉHO PIEZOELEKTRICKÉHO SNÍMAČE AKUSTICKÉ EMISE

Fyzika - Sexta, 2. ročník

STUDENT CAR. Dílčí výpočtová zpráva. Univerzita Pardubice Dopravní fakulta Jana Pernera. Září 2008

5 990,- září ceník. HCOMP AMD 4020 Trinity. Záruka 2 roky. Příplatky a software: Cena s DPH. Počítač: 4GB DDR3 RAM AMD HD GB HDD

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

MATLAB & Simulink. Návrh digitálních filtrů pro úpravu signálů a analýza obrazu. Jaroslav Jirkovský jirkovsky@humusoft.cz

Zadání vzorové úlohy výpočet stability integrálního duralového panelu křídla

Vliv úhlu distální anastomózy femoropoplitálního bypassu na proudové charakteristiky v napojení

5 990,- listopad ceník. HCOMP AMD 4020 Trinity. Záruka 2 roky. Příplatky a software: Cena s DPH. Počítač: 4GB DDR3 RAM AMD HD GB HDD

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Martin NESLÁDEK. 14. listopadu 2017

Summer Workshop of Applied Mechanics. Kvazistatická simulace provozu harmonické převodovky PH

Instalační příručka pro kartu PCTV MediaCenter 60e

Posouzení stability svahu

AutoCAD Plant 3D 2017

Vývoj a testování elektronických řídicích jednotek pro automobily

Výpočtové nadstavby pro CAD

Výpočet sedání kruhového základu sila

Únosnost kompozitních konstrukcí

b) Křehká pevnost 2. Podmínka max τ v Heigově diagramu a) Křehké pevnosti

Philips 234E5QSB - LED monitor 23

Hydromechanické procesy Obtékání těles

5 990,- prosinec , ,- ceník. HCOMP AMD 4000 Trinity. Záruka 2 roky možnost splátek. Doporučený software. Cena s DPH.

Novinky AutoCAD LT 2017

5 Analýza konstrukce a navrhování pomocí zkoušek

METODIKA VÝPOČTU NÁHRADNÍ TUHOSTI NOSNÍKU.

Mechanika s Inventorem

Datasheet Fujitsu ESPRIMO P400 Stolní počítač

Software ANSYS pro návrh a optimalizaci elektrických strojů a zařízení, možnosti multifyzikálních analýz

NESTABILITY VYBRANÝCH SYSTÉMŮ. Úvod. Vzpěr prutu. Petr Frantík 1

Dokumentace. k projektu Czech POINT. Technická specifikace hardwarového a softwarového vybavení

Tutoriál programu ADINA

Dynamika tekutin popisuje kinematiku (pohyb částice v času a prostoru) a silové působení v tekutině.

Operační systémy: funkce

Virtuální učebna: VMware VDI zefektivňuje výuku, zjednodušuje správu a snižuje náklady

Instalace OS, nastavení systému

tuhost, elasticita, tvrdost, relaxace a creep, únava materiálu, reologické modely, zátěž a namáhání

5 790,- únor ceník. HCOMP AMD 4020 Trinity. Záruka 2 roky. Příplatky a software: Cena s DPH. Počítač: 4GB DDR3 RAM AMD HD GB HDD

Modelování vázaného šíření teplotněvlhkostního

Výkonnost mikroprocesoru ovlivňují nejvíce dvě hlediska - architektura mikroprocesoru a tzv. taktovací frekvence procesoru.

Stavební fakulta Katedra mechaniky. Jaroslav Kruis, Petr Štemberk

Transkript:

Využit ití systému COMSOL Multiphysics v oblastech pružnost & pevnost, akustika Masarykova kolej, Praha 6 (Kongresové centrum) Karel Bittner bittner@humusoft. @humusoft.cz Zuzana Záhorová zuzanaz@humusoft. @humusoft.cz www.humusoft.cz www.comsol comsol.com 1

O společnosti HUMUSOFT Profil společnosti Název firmy: Humusoft s.r.o. Založena: 1991 Počet zaměstnanců: 16 Sídlo: Praha 8, Pobřežní 20 Comsol Multiphysics (Comsol AB) otevřený systém pro MKP analýzu MATLAB, Simulink, Stateflow (The MathWorks, Inc.) technické výpočty, modelování a simulace WITNESS (Lanner Group, Ltd.) interaktivní simulace a optimalizace podnikových procesů dspace - vývojové systémy (dspace GmbH.) systémy pro řízení a simulace v reálném čase Vývoj vlastního software & hardware (Humusoft s.r.o.) Virtual Reality Toolbox, Real Time Toolbox, RTWT měřicí karty modely pro výuku teorie řízení HeavyHorse (multiprocesorové stanice)!novinka! Haptická zařízen zení a aplikace nástroje a zařízení pro tvorbu aplikací využívajících hmatovou interakci 2

Společnost COMSOL AB Společnost založena v červenci 1986 ve Stockholmu Zaměření firmy na simulační SW, PDE Toolbox v roce 1995, do roku 2005 FEMLAB, nyní vlastní produkt COMSOL Multiphysics Pobočky COMSOL v Dánsku, Norsku, Finsku, Německu, Francii, Anglii, Itálii, Holandsku, Švýcarsku a USA (3) Distributoři: Austrálie, Čína (4), Egypt, Indie, Izrael, Japonsko, Jižní Korea, Malajzie, Nigérie, Singapur, Thajvan, Turecko, Španělsko, Řecko, ČR, Maďarsko, Polsko Současný počet pracovníků kolem 160 lidí Komerční zákazníci - Bell Labs, Danish Steel Works, Ericsson, Honeywel, SAAB, VOLVO, Procter & Gamble a další. Univerzity a vědecké laboratoře - USA, Evropa, Asie http://www.comsol.com 3

Oblasti použití 4

Charakteristika programu Řešení fyzikálních úloh popsatelných PDE, převod úlohy na FEM analýzu Předdefinované aplikace (přenos tepla, dyn. tekutin, elektromagnetismus, atd.) Jednoduché a intuitivní ovládání, uživatelsky příjemné grafické rozhraní Otevřený systém, definice vlastních PDE Kombinace několika aplikací do jedné úlohy multifyzikální aplikace Propojení s MATLABem a jeho využití jako programovacího prostředí, kombinace funkcí MATLABu a COMSOL Multiphysics Komunikace s externími CAD systémy 5

Struktura systému COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics Material Library CAD Import Module Heat Transfer Module Earth Science MEMS Module Acoustics Module AC/DC Module RF Module Structural Mechanics Module Chemical Engineering Module CATIA V4, V5 Pro/E Autodesk Inventor VDA-FS SolidWorks Pro moduly AC/DC, RF a MEMS: GDS, ODB a NETEX-G MATLAB Reaction Engineering Lab Optimization Lab 6

Pracovní postup volba jednoho nebo více aplikačních režimů (PDE), multifyzika vytvoření geometrického modelu zadání fyzikálních veličin (subdomény, okrajové podmínky) generování FEM sítě řešní úlohy postprocesor (následné zpracování) komunikace s MATLABem 7

Modul pro pružnost a pevnost Structural Mechanics Module - aplikace založené na: Plane Strain, Plane Stress (u, v, p) Mindlinovské desky (w, thx, thy) Solid, Stress-Strain (thx,thy, thz) Skořepiny (u, v, w, thx,thy, thz) 2D, 3D Eulerovy nosníky (u, v, th), (u, v, w, thx,thy, thz) 2D, 3D příhradové konstrukce (u, v) (u, v, w) Piezoelektrické vlivy Piezo Plane strain, plane stress, solid (u, v, w, V) 8

Modul pro pružnost a pevnost Předdefinované multifyzikální vazby: interakce zvuku a konstrukce interakce tepla v konstrukci interakce tepla, stejnosměrného proudu v konstrukci interakce tekutiny s konstrukcí Materiálové modely: izotropní ortotropní anizotropní elastoplastický hyperplastický viskoelastický 9

Modul pro pružnost a pevnost Kontaktní úlohy Aplikační režimy pokrývající celé kontinuum aplikace podporující kontaktní modelování: Plane Strain, Plane Stress, Axial Symmetry Stress-Strain, Solid Stress- Strain nutno definovat kontaktní páry dva typy hranic na oblastech dotyku - master a slave tuhost master plochy by měla být větší než u slave při rovnosti tuhostí bývá konkávní geometrie master a konvexní slave FEM síť u slave se volí jemnější než u master (alespoň 2x jemnější) využití assembly módu, pokud se součásti dotýkají od začátku řešení kontaktní páry Modely tření Bez tření, Coulombovo tření 10

Modul pro pružnost a pevnost Typy analýzy: Statická (v čase ustálené stavy) Zjišťování netlumených vlastních frekvencí (volné vibrace) Hledání tlumených vlastních frekvencí Úlohy závislé na čase s uvážením hmot, hmot. momentů setrvačnosti Frekvenční odezvy (ustálená odezva na harmonické zatížení) Kvazistatická analýza (zanedbání vlivu hmoty, časové měřítko je dlouhé) Parametrická analýza Velké deformace, pouze v modelu kontinua (nelineární geometrický efekt) Lineární stabilita (ztužující vliv napjatosti z nelineárních vztahů pro deformaci), pouze v modelu kontinua, využití solveru pro vlastní čísla Elastoplastická analýza, nelineární materiálový model (izotropní a kinematické zpevňování) Únavová analýza (proporcionální zatížení s konstantní a proměnnou amplitudou, neproporcionální zatížení s konstantní amplitudou), nutno MATLAB 11

Akustický modul Oblasti použití modulu pro akustiku vyzařování zvuku do prostoru, vibrující konstrukce např. reproduktory rozptýlené zvukové vlny při nárazu na překážku zvukové pole v interiéru (šíření zvuku v uzavřeném prostoru) šíření zvuku v konstrukcích, interakce mezi tělesem a obklopující tekutinou šíření zvuku v tělesech s různými akustickými vlastnostmi aeroakustika - zvuk je generován turbulentně se pohybující tekutinou nebo interakcí mezi proudící tekutinou a konstrukcí. Také stlačitelné prostředí nerotačních rychlostních polí 12 Aplikační režimy v Akustickém modulu Plane Strain, Solid Stress-Strain (u, v), (u, v, w) Pressure Acoustics (p) Acoustics - Structure Interaction (Plane Strain, Solid Stress-Strain + Pressure Acoustics (u, v, p), (u, v, w, p) Aeroacoustics (Φ, ρ) Acoustics with Flow (Compressible Potential Flow + Aeroacoustics (Φ, ρ, Φ1) Compressible Potential Flow (Φ, ρ) Piezo Solid (u, v, w, V)

Akustický modul Typy analýzy Statická, vlastní frekvence, hledání tlumených vlastních frekvencí, frekvenční odezvy Časově harmonická a modální analýza na hranicích, Přechodové stavy Důležité aspekty při řešení úloh z akustiky Vlnová délka akustických vln v prostoru =c/f určuje DOF na jednu vlnu podle dimenze úlohy. Souvislost s typem generované sítě (např. Ultraweak Helmholtzovy elementy - UWVF), příliš hrubá nebo jemná síť Souvislost s typem použitého operačního systému Standardní použití Lagrangeových elementů 2. Řádu Tlumení v pórovitých materiálech a na hranicích (vlnové číslo a impedance určuje hustotu) Umělé hranice pro volné prostředí aproximace chování vln mimo doménu 13

Akustický modul Akustické tlakové pole ve vzdálených oblastech (Far-Field Region) oblast pro rozptýlené nebo vyzářené vlnění může být rozdělena do dvou oblastí. Far-Field vyzářené nebo rozptýlené vlny jsou lokálně rovinné, Near Field blíž zdroji lokální maxima a minima, rychlost a tlak není ve fázi tlak ve vzdálené oblasti je definován jako limita funkce obsahující vlnové číslo, tlak a vzdálenost od středu s.s. jdoucí limitně do nekonečna Pefectly Matched Layers (PMLs) není okrajová podmínka, ale přídavná oblast absorbující tlakové vlny bez jakékoliv odezvy Kartézské Válcové Sférické uživatelské Velké úlohy z akustiky 3D využití iteračních metod multigrid 14

Příklady Interakce tekutiny s konstrukcí (FSI) proudění tekutiny (vody) kanálem s ohebnou překážkou materiál překážky ρ = 7850 kg/m 3 a E = 8 MPa rozměry kanálu a překážky jsou v μm maximální vstupní rychlost vody je 1,5 m/s ve tvaru paraboloidu stacionární řešení úlohy Výsledky simulace deformace překážky rychlostní pole při proudění kanálem Definice modelu v COMSOLMultiphysics předdefinovaná multifyzikální aplikace Solid, Stress-Strain (u, v, w, p) Moving Mesh (ALE) (x, y, z) Incompressible Navier-Stokes (u2, v2, w2, p2) 15

Příklady Zatížení háčku na úložné skříňce automobilu Nelineární analýza (díky interakci mezi háčkem a zarážkou, elasto-plastická oblast pro háček, nelinearity v geometrii díky velkým deformacím) Znalost síly pro posuv háčku: F = 2*sqrt(Fx^2+Fy^2+Fz^2) Posuv ve směru osy x: -Displ_max*((para<=1)*para+(para>1)*(2-para)) Parametrický řešič v rozsahu parametru: 0 0.2:0.1:2 Manual Scaling počítaných proměnných a parametrů (velké rozdíly v hodnotách) 16

Příklady Šíření zvuku dutý válec ponořený do vody dutý válec o délce 2 cm a průměru 1cm ponořený do vody uvnitř válce je zdroj zvuku na přímce (2.varianta bod) Akustické vlny narážejí na stěny válce Nejprve se počítá frekvenční odezva stěn dutého válce, potom se informace předávají do vody a zkoumá se v ní šíření vln Voda je v kouli obklopující válec Helmholtzova rovnice pro harmonické šíření zvuku Zdroj zvuku 60 khz (ultrazvuk) Počítáme harmonický posun akustického tlaku ve vodě a napjatost v tuhém válci, které se vzájemně ovlivňují Využití normálového zrychlení na povrchu válce v akustické doméně 17

Příklady Gumové těsnění dveří automobilu Hyperplastický materiál, výpočet velkých deformací Obecně výpočet z deformační energie: Neo Hookův zákon Mooney Rivlin C - Cauchy Green tenzor k - modul objemové pružnosti Jel - změna objemu vlivem tepla Adiabatické stlačení vzduchu: A 18

Příklady Viskoelastický tlumič vynucená odezva viskoelastického tlumiče frekvenční odezva časová odezva zadání vlastností materiálu (oblasti) kovové oblasti: E, ρ dvě vrstvy viskoelastického materiálu materiá ve viskoelastických oblastech: K, ρ, G i, t i zadání okrajových podmínek: F z =8,5.10e6, Fáze 90 R y =0 R x =0 F z =8,5.10e6 F z =8,5.10e6.sin(π/2 + 3.2πt) R y =0 R x =0 F z =8,5.10e6.sin(3.2πt) R y =0 F x =5.10e5.sin(3.2πt) R y =0 F x =5,5.10e5 19 R x =0 R z =0 R y =0 R x =0 R z =0 R y =0

Žárovka Příklady model žárovky (60W) naplněné inertním plynem wolframové vlákno kruhového průřezu při teplotě 2000K (1727 C) vyzařuje světlo Zahřívání žárovky po zapnutí lze analyzovat zahřívání žárovky ve dvou úsecích krátkodobý úsek v intervalu 2, 6 a 10 sec. při zahřívání se mění teplota a tlak plynu, změny vyvolávají proudění plynu rychlost proudění plynu je kolem 0,24m/s dlouhodobý úsek je interval 5 minut Teplota inertního plynu Ag B 2 sec 6 sec 10 sec Rychlost proudění Ag A T = 580K Nárůst teploty za 300s v bodě A Vyzářené teplo v t = 300s na B 2 sec 6 sec 10 sec 20

Příklady Žárovka pokračování 2D symetrický model v COMSOL Multiphysics aplikační režim Weakly compressible Navier-Stokes (simulace proudění s proměnnou hustotou) aplikační režim General Heat Transfer zadání vlastností materiálu (oblasti) kovové oblasti: E, ρ materiá ve viskoelastických oblastech: K, ρ, G i, t i Zdroj tepla ve wolframovém vlákně odpovídá 60 W zadání okrajových podmínek: přestup tepla na vnitřních hranicích modelu je definován jako sálání z povrchu na povrch vnější hranice je nastavena jako sálání z povrchu do okolí hranice v místě patice žárovky je definována jako izolant 21

COMSOL Multiphysics Požadavky na HW Windows 2000, Windows XP, Windows XP Professional x64 Edition, Windows Vista (32 a 64 bit), Windows 2003 Server x64 Edition with Service Pack 2, Windows 2003 Compute Cluster Server, Windows HPC Server 2008 Pentium III nebo novější (AMD Opteron, AMD Athlon 64, Pentium 4 s EM64T, nebo Xeon s EM64T) OpenGL 1.1 Microsoft nebo akcelerátor podporující OpenGL 1.1, nebo Direct X verze 8.0 nebo pozdější. Grafická karta min. 32 MB paměti. Pro práci s MATLABem verze 7.0, 7.0.1, 7.0.4, 7.1, 2006a/b, 2007a/b minimální doporučená RAM 1 GB Unix Solaris 8,9,10 (UltraSPARC II nebo pozdější) Linux (AMD Opteron, AMD Athlon 64, EM64T, Itanium 2) 32-bit: Debian 3.0, 3.1, RedHat Enterprise 4/5, Fedora Core 8, SUSE 10.3 64-bit: SUSE 9.0, 9.3 10.3, RedHat Enterprise 4/5 (AMD64/Intel EM64T), Fedora Core 8 MAC, PowerPC G4 nebo PowerPC G5, Intel procesor www.comsol.eu/products/requirements/ 22

Humusoft HeavyHorse Procesory AMD Opteron dva nebo čtyři dvoujádrové dva nebo čtyři čtyřjádrové frekvence CPU 2.3 až 3 GHz 8-64 GB RAM Grafická karta ATI Radeon HD 4870 Pevný disk 500 GB Optická mechanika DVD±RW Operační systém podle přání OpenSuSE Linux 64-bit Microsoft Windows XP 64-bit Microsoft Windows Vista 64-bit Možnost předinstalace aplikací MATLAB Parallel Computing Toolbox 23

Zdroje informací Webové semináře (webinars) on-line semináře zdarma probíhající na internetu v reálném čase v daný den a hodinu v angličtině (COMSOL) přehled připravovaných a archiv uskutečněných webových seminářů www.comsol.com/events/webinars/ Školení Firma HUMUSOFT provádí jednodenní školení na COMSOL Multiphysics zhruba 1x za dva měsíce, termíny jsou vyhlašovány 3 týdny předem www.humusoft.cz/skoleni Zkušebn ební verze Plnohodnotná verze COMSOL Multiphysics Časově omezena maximáln lně na 30 dní V případp padě zájmu nás n s kontaktujte info@humusoft.cz 24

Děkujeme za pozornost 25