Simulazione multidisciplinare

Migliorare l’accuratezza, la sicurezza e l’affidabilità del prodotto con soluzioni avanzate che considerano l’interazione tra diverse discipline.
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Nella maggior parte delle aziende, il CAE viene svolto come attività a sé stante all’interno di un’unica funzione aziendale o gruppo di lavoro. Performance, sicurezza e affidabilità dei prodotti, però, sono altamente influenzate dall’interazione tra diverse discipline. L’analisi FEM multifisica può risolvere alcune di queste interazioni, ma spesso le basi matematiche sono diverse a seconda della disciplina. L’analisi dinamica multibody, per esempio, l’analisi a elementi finiti e la modellazione di sistemi di controllo, non condividono la stessa base numerica, e questo rende difficile valutare i prodotti da una prospettiva di sistema. 

L'analisi multidisciplinare consente ad applicazioni basate su diversi regimi matematici di condividere i dati necessari alla modellazione e all’analisi di sistema. L’analisi multidisciplinare integra analisi strutturale, controlli, analisi multibody, equazioni in forma chiusa, e altro ancora, per consentire la co-simulazione attraverso i confini delle discipline ingegneristiche. Le soluzioni multidisciplinari permettono di effettuare analisi accoppiate come: motion-structures, termo-meccanica, sistemi-controlli, multi-fisica, interazione fluido-struttura, concatenamento della rottura di materiali compositi e altri. La solidità dei nostri solutori consente agli ingegneri di risolvere le sfide ingegneristiche più complesse.

A seconda del tipo di analisi, gli ingegneri possono usare le soluzioni di MSC in due modi: Accoppiamento diretto (applicando allo stesso modello le diverse analisi) o Concatenamento (passando i risultati da un’analisi all’altra).

 

MSC Software consente di effettuare diversi tipi di analisi multidisciplinare:
  • Analisi concatenata termo-strutturale
  • Analisi delle perturbazioni
  • Analisi accoppiata termomeccanica
  • Analisi accoppiata acustico-strutturale
  • Motion-structural analysis
 
  • Concatenamento implicito-esplicito
  • Concatenamento esplicito-implicito
  • Concatenamento implicito-esplicito-implicito
  • Interazione fluido-struttura
  • Analisi di sistemi di controllo
Industry Uses:
  • Aerospace & Defense: Motori di aereo, ali, radome, carrello di atterraggio, fusoliera, rotore.
  • Automotive: Freni, motore, carrozzeria, sistemi di controllo, sospensioni.
  • Consumer Products: Strumenti per lo Sport, packaging, sistemi di raffreddamento per l'elettronica, telai di bicicletta.
  • Energy: Turbine eoliche, pannelli solari, strutture offshore, tubature

 

Motion structure interaction stress in lower control arm


Modal model with integrated flexible component
 

L’analisi Dinamica Multibody consente agli ingegneri di prevedere il comportamento cinematico (spostamenti, velocità e accelerazioni) e dinamico (forze e momenti) dei sistemi meccanici.

L’analisi a Elementi Finiti, d’altra parte, può includere caratteristiche lineari e non-lineari dei materiali dei singoli componenti di un insieme e quindi fornire un quadro dettagliato del loro comportamento, compresa la previsione di sollecitazioni e la possibile rottura.

La soluzione integrata MBD/Struttura di MSC Software unisce il meglio delle due tipologie di analisi: un modello per il movimento semplice e solido con selezionati componenti flessibili agli elementi finiti. Questa soluzione è creata a partire dai due principali solutori di MSC, Adams e Nastran. Integrando le due tecnologie in un’unica interfaccia, MSC fornisce una soluzione di ineguagliabile efficacia per la soluzione multidisciplinare dei problemi di interazione tra movimento e struttura.

Satellite dish with integrated control system


Optimizing size and performance for a hydraulic pump
 

Quando si progetta un sistema meccanico come una sospensione automobilistica, un carrello di atterraggio o un carrello elevatore, è fondamentale capire come i vari componenti (pneumatico, idraulico, elettronico, e così via) interagiscono, così come le forze generate durante il funzionamento. Purtroppo, ancora oggi, vengono spesi molti sforzi per testare prototipi fisici senza ottimizzare le prestazioni dell'intero sistema grazie alla simulazione.

Adams/Mechatronics può essere utilizzato per incorporare direttamente i sistemi di controllo in modelli meccanici collegando dinamicamente ad Adams una libreria esterna da un'applicazione specifica per i controlli come EASY5 e MATLAB. Questo rende più diretto il processo di analisi del sistema completo come ad esempio interazioni complesse veicolo-controlli. I parametri del sistema di controllo possono essere velocemente corretti e inclusi in uno studio di progetto per l’ottimizzazione simultanea del sistema di controllo e di quello meccanico.

Coupled thermal-structural (friction) brake squeal analysis


Thermal-structural effects of welding
 

Comprendere l’impatto dei cambiamenti di temperatura e la relativa risposta strutturale è importante per assicurare la qualità è l’affidabilità di molti prodotti. A seconda dell’intensità e dei materiali coinvolti, le variazioni di temperatura possono portare a deformazioni con conseguenze indesiderate. Per esempio, l'attrito applicato nei sistemi frenanti crea calore in alcune zone della struttura del disco e questi cambiamenti di temperatura possono portare a deformazioni che comportano rumore indesiderato.

Le soluzioni termomeccaniche di MSC consentono di simulare l’interazione tra struttura e condizioni termiche e i relativi effetti all’interno di un unico software.

Smooth particle hydrodynamics


Hydroplaning solved with MSC Nastran

Drop test of blood bag
 

L’obiettivo di modellare i fluidi in un’analisi strutturale è considerare l’influenza della pressione del fluido sulla struttura e migliorare così l’accuratezza della risposta strutturale. Le strutture sono in genere modellate usando lo schema di Lagrange, in cui il materiale è rappresentato tramite una mesh a elementi finiti. I fluidi invece vengono risolti con lo schema Euleriano, in cui i materiali sono indipendenti dalla mesh e ne fluiscono attraverso. È necessario uno schema duale a causa del diverso comportamento dei due elementi.

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