Блог

Победитель конкурса Discovery Live Design Competition может спасти Вашу жизнь

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Победитель конкурса Discovery Live Design Competition может спасти Вашу жизнь

Некоторое время назад прошел конкурс «ANSYS Discovery Live Engineering Design Competition», посвященный вопросам инженерной разработки изделий с помощью продукта ANSYS Discovery Live. На тот момент продукт был доступен всем пользователям в рамках программы ознакомления (technical preview). Судя по полученным отзывам и количеству участников, конкурс прошел с ошеломительным успехом.

 

Конкурсанты поделились историями об инновационном проектировании, основанном на расчетах (simulation-aided design). Они рассказали о том, как физическое моделирование позволило им лучше понять их разработки, не прибегая к вычислениям на суперкомпьютерах и кластерах. По результатам конкурса было выбрано три победителя, и сейчас мы хотим рассказать о конкурсанте, занявшем первое место, – Михаэле Страдлере (Michael Stadler) из компании Ninsight.

Жажда скорости

Компания Ninsight разрабатывает стенты для биомедицинских задач. Они изготавливаются из стали или нитинола и нужны для расширения сечения артерий, частично блокированных стенозом. Проблемы такого рода часто возникают при нарушении режима питания и связанного с этим сокращения поперечного сечения артерии, заполненного кровью. Когда на кону стоят человеческие жизни, численное моделирование играет важную роль при разработке конструкции стента и проверке его характеристик при различных эксплуатационных условиях. Использование классических подходов и продуктов на основе метода конечных элементов (МКЭ) для решения задач прочности и CFD-продуктов для задач гидрогазодинамики (CFD – Computational Fluid Dynamics) приводит к большим временным затратам. Процесс может занимать до двух месяцев. Компания Ninsight стремилась оптимизировать подход к разработке и ускорить проектирование за счет уменьшения числа вариантов, которые проходят полноценную проверку.

 

ANSYS | Варианты конструкции стента, рассмотренные в ходе анализа с помощью ANSYS Discovery Live

 

Ninsight нуждалась в инструменте, который позволил бы обойти привычные ограничения процесса проектирования. При разработке действительно новых идей классический подход с использованием параметрической оптимизации не приносит большой пользы. Анализируя свои продукты, инженеры компании пришли к выводу, что изменение параметров конструкции не настолько сильно влияет на характеристики, как изменение самого вида конструкции. В Ninsight искали эффективно работающий подход для оценки принципиально отличающихся вариантов. Метод проб и ошибок прост по своей сути, но постоянно требует начинать процесс «с нуля»: упрощение, подготовка к расчетам, постановка задачи, расчеты, проверка.

Михаэль знакомится с Discovery Live

Михаэль не был новичком в области высокопроизводительных вычислений на базе графических процессоров (GPU). Он знаком с продуктами компании NVIDIA, программными интерфейсами и расчетными технологиями CUDA. Ранее он уже использовал преимущества данных технологий для расчета задач аэродинамики и выполнения других численных расчетов. В то же время, Discovery Live, который использует последние достижения технологий от NVIDIA в области GPU, стал для него открытием.

 

ANSYS | Инструменты для быстрого редактирования геометрии позволили компании Ninsight выйти за пределы исходных концептов и эффективно анализировать принципиально новые конструкции

 

Технология Discovery Live позволила Михаэлю и его коллегам из Ninsight создавать цифровые прототипы конструкций мгновенно после возникновения первоначальной идеи. Не менее важно другое: как только идея находила воплощение в модели – тут же были готовы и результаты расчетов. Таким образом инженеры смогли проверять множество вариантов конструкции. В Discovery Live используется технология прямого геометрического моделирования, которая легко позволяет удалять части моделей и заменять их на массивы новых элементов, сразу же объединяя с оставшимися частями.

При расчёте деформирования конструкции стояла задача соблюсти необходимый баланс между гибкостью и жесткостью стентов. При небольшом диаметре изделия должны быть очень податливыми, чтобы не мешать естественному изгибу сосуда при движении человека. Излишняя жесткость может повредить внутреннюю стенку артерии и вызвать повторный стеноз.

 

ANSYS | Расчёты деформирования стали важным инструментом для оценки эффективности стента

 

Второй критерий оптимизации относился к CFD-задаче и заключался в том, чтобы свести к минимуму любые возмущения кровотока от стента, так как они могут вызвать различные патологии. Страдлеру понравилось использовать одну и ту же геометрию для расчёта прочности и гидродинамики. Работа с единой геометрией не требует внесения дополнительных изменений: переход от одного типа задач к другому происходит быстро и без проблем. Это позволило изучить поток внутри стента для поиска опасных мест в конструкции, где из-за образования вихрей могут осаждаться тромбоциты и возникать рестеноз (повторное возникновение стеноза в месте установки стента или в других местах). Благодаря тому, что Discovery Live использует вычислительную мощность тысяч ядер графических процессоров NVIDIA, Михаэль мгновенно получал результаты расчетов и мог судить о влиянии различных конструктивных решений.

 

ANSYS | Для анализа и минимизации возмущений в потоке были использованы различные инструменты визуализации

 

По словам Михаэля, Discovery Live – это именно тот инструмент, которого ему не хватало в арсенале. Учитывая, что на начальном этапе разработки изделия чувствительность и точность классических инструментов физического моделирования обычно излишня, точность Discovery Live соответствует исходной задаче – «прикидочной» оценке и отсеву плохих вариантов. На последующем этапе целесообразно использовать флагманские продукты – ANSYS Mechanical и ANSYS Fluent – для окончательной проверки результатов и уточнения параметров конструкции. В результате внедрения Discovery Live процесса проектирования в компании Ninsight удалось кардинально улучшить, время на разработку по оценке специалистов сократилось до 50 раз.

Если вы хотите больше узнать о применении Discovery Live в компании Ninsight и о том, как в нём реализована технология расчёта на видеокарте, вы можете ознакомиться с материалами вебинара (на английском языке), который прошёл 19 июля. В рамках вебинара Михаэль на своём опыте рассказал, как использование NVIDIA GPU и работа в Discovery Live позволяют ускорить процесс проектирования.

Источник: ansys-blog.com
Автор: John Graham

Метки:

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп