Блог

Программное обеспечение True-Load в связке с ANSYS Workbench позволяет решать сложные задачи по обработке экспериментальных значений нагрузок

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Программное обеспечение True-Load в связке с ANSYS Workbench позволяет решать сложные задачи по обработке экспериментальных значений нагрузок

Я являюсь основателем и президентом компании Wolf Star Technologies и создателем программного обеспечения «True-Load», предназначенного для расчёта нагрузок по записям относительных деформаций, полученных в испытаниях движущихся машин. Мне хотелось бы рассказать вам о трудностях, с которыми я столкнулся (и которые преодолел) и свершениях, имевших место в моей инженерной карьере и приведших к созданию программы True-Load. Кульминацией этого процесса стала успешная интеграция True-Load в расчётную среду ANSYS Workbench, благодаря которой большое количество инженеров получили возможность использовать моё программное обеспечение в своих расчётах в продуктах ANSYS.

Перед тем, как я занялся разработкой программного обеспечения, я был инженером. Моя карьера началась 30 лет назад в компании Harley-Davidson. Там мы постоянно работали над тем, чтобы выпускать лучшие и наиболее инновационные мотоциклы на рынке. В 2003 году мы работали над прототипами полностью новой модели. Я был ведущим инженером проекта по силовой конструкции. На тот момент не существовало эффективных инструментов для измерения реальных эксплуатационных нагрузок на раму, в то время как от моей команды требовалось выдавать результаты конечноэлементного моделирования, на основе которых можно было бы разрабатывать конструкцию.

Как это обычно бывает, нас поджимали сроки, и во время разработки следующего прототипа результаты испытаний предыдущего ещё не были до конца готовы. В середине проекта, разработка которого стоила компании около 1 миллиона долларов США, я получил телефонный звонок из испытательного отдела. «Тим, – сказал инженер-испытатель – относительная деформация в нижней трубе составляет 4000 единиц относительной деформации. Рамы, над которыми мы работаем, никуда не годятся». У меня была сложная задача: сообщить руководителю проекта и вице-президенту по инженерии, что из-за высоких напряжений в нижней трубе нам необходимо вернуться в разработке на год назад.

Причина этой проблемы состояла в том, что мы недостаточно понимали нагрузки, действующие на раму. У меня не было инструментов для того, чтобы восстановить нагрузки по результатам реальных испытаний. Я продолжал искать пути к решению этой проблемы, и моей компании оставалось лишь положиться на успешный исход этих изысканий. Часами я просиживал над формулами, пока наконец не нашёл решение, которое оказалось, как часто бывает, на поверхности. Это был переломный момент: я понял, что полученные зависимости необходимо реализовать в виде программного обеспечения, которым мог бы воспользоваться каждый инженер. Моё решение позволяло компании Harley-Davidson экономить миллионы долларов на разработке прототипов и уйти от промежуточных итераций. Несмотря на то, что я был инженером в области механики, я научился программировать и написал собственную программу, которая сегодня известна как True-Load.

Уже с первой версией программного обеспечения True-Load мне удалось получить величины относительных деформаций в пределах 2% от измеренных даже в наиболее сложных зонах рамы (крепление крыльев и багажника). В 2010 году, после 22 лет работы в Harley-Davidson, я решил, что пора основать собственную компанию и сделать программное обеспечение True-Load доступным для инженеров по всему миру, которые сталкиваются с теми же проблемами, через которые я прошёл к моему моменту озарения.

В настоящий момент с интеграцией True-Load в интерфейс ANSYS Workbench, использование True-Load стало интуитивно понятным для пользователей Workbench. Элементы программного обеспечения True-Load доступны прямо в среде Workbench и могут быть добавлены в дерево построения при производстве расчётов. Инженеры получили мощный и гибкий инструмент для проектирования транспортных машин исходя из реальных уровней напряжений, с которыми эти машины столкнутся в процессе эксплуатации.

 

Представленные на иллюстрациях примеры отражают возможности программного обеспечения True-Load, но не касаются вопросов интеграции True-Load в среде ANSYS Workbench

 

Вот несколько опубликованных примеров применения True-Load:

  • Первый пример – компания, которая производит велосипеды в Висконсине. Эта компания использует True-Load для оценки сложного нагружения велосипедных рам. В 2015 году вышла их статья о том, как они оценивали экстремальные нагрузки при прыжках с помощью традиционных методов. Результаты этих испытаний совместно с программой True-Load позволили компании составить лучшее представление о величинах экстремальных нагрузок. Рассчитанные с помощью True-Load нагрузки оказались существенно отличающимися от тех, которые традиционно использовались компанией в лабораторных испытаниях. Это позволило компании улучшить свои расчёты и приблизить методики испытаний к реальным условиям эксплуатации их велосипедов.
     

    Рассчитанные с помощью True-Load нагрузки оказались существенно отличающимися от тех, которые традиционно использовались компанией в лабораторных испытаниях

     
  • Студенческая команда Университета Висконсина по соревнованиям внедорожных автомобилей класса SAE Baja: с помощью программного обеспечения True-Load студентам удалось получить нагрузки, записанные с помощью датчиков на рычаге подвески. По известным нагрузкам студенты провели расчёт на усталость в специализированном модуле конечноэлементной программы. По результатам этих расчётов вес рычага подвески удалось уменьшить на 25% без снижения долговечности. Подробнее об этой задаче можно почитать в статье SAE 2016-01-0429. Следует отметить, что до этой задачи студенты вообще не работали с конечноэлементными пакетами, тензодатчиками и обработкой данных. Под моим руководством им удалось выполнить все расчёты за 6 недель.
     

    с помощью программного обеспечения True-Load студентам удалось получить нагрузки, записанные с помощью датчиков на рычаге подвески

     
  • Машина для перемещения грунта K-Tech, описанная в статье авторов Wayne Tanner и Cynde Murphy из компании Adaptive Corporation. В рамках этого проекта были определены эксплуатационные нагрузки на машину. Довольно любопытным результатом исследований стало то, что максимальные нагрузки на машину действуют во время транспортировки, а не во время забора грунта. Этот факт шёл вразрез с интуитивными представлениями инженеров, работающих над K-Tech. На рисунках ниже представлены типовые графики из программы True-Load: временные реализации относительных деформаций и график корреляции измеренных относительных деформаций (отложены по горизонтальной оси) с относительными деформациями, рассчитанными с помощью True-Load по конечноэлементной модели (отложены по вертикальной оси). Прямая, проходящая под углом 45 градусов, соответствует абсолютной корреляции.
     

    В рамках этого проекта были определены эксплуатационные нагрузки на машину.

     

Об авторе – Тим Хантер (Tim Hunter)

Тим Хантер (Tim Hunter)Тим является основателем компании Wolf Star Technologies, которая оказывает услуги в сфере инженерного консалтинга и разработки программного обеспечения. Основной сферой деятельности компании является эффективный симбиоз конечноэлементных технологий и натурных испытаний. За плечами Тима – 30-летний опыт разработки программного обеспечения и работы с различными клиентами. Перед тем, как организовать собственную компанию Wolf Star Technologies, Тим работал в компании Harley-Davidson на должности главного конструктора (Chief Engineer). Тим получил образование бакалавра по механической инженерии в Университете Маркетт (Marquette University), а также степени магистра и Ph.D. по инженерной механике в Университете Висконсин-Милуоки (UW-Milwaukee).

Источник: ansys-blog.com
Автор: Tim Hunter

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп