FEM s lidskou tváři? Proč ne, zkuste DesignSpace!

Firma ANSYS je známá již mnoho let svým komplexním balíkem CAE programů pro pevnostní analýzy. Nyní připravila aplikaci nazvanou DesignSpace určenou pro Mechanical Desktop. DesignSpace dokáže vyřešit úlohy lineární statiky (deformace, napětí a koeficient bezpečnosti), dynamické úlohy (prvních šest vlastních frekvencí), teplotní úlohy, vibrace a provést následnou optimalizaci. Na rozdíl od aplikace MSC/InCheck nedokáže řešit stabilitu vzpěru.

Co je z pohledu prostředí na DesignSpace zajímavé a nepřehlédnutelné? Průvodce! Ten je připraven pomoci na mnoha místech, ale v rozumné míře. Provede vás celým procesem příslušné analýzy a to pouze ve čtyřech krocích. K dispozici jsou průvodci pro analýzu napětí, vibrace a optimalizaci. V prvním kroku se převede kompletní geometrie z Desktopu do okna Exploreru. Nápad vytvořit vlastní okno pro DesignSpace určitě ocení většina uživatelů. Získáte tak přehled nejen o struktuře celé analýzy, ale dostáváte se také do velmi intuitivního prostředí, kde dokážete modelem velmi rychle otáčet, zoomovat a posunovat.

Ve druhém kroku přiřadíte materiál a definujete jeho chování (houževnatost nebo křehkost). Je také pamatováno na možnost vytvoření vlastní materiálové knihovny. Za klíčový krok lze považovat definování okrajových podmínek, bez nichž nelze očekávat správné výsledky. Ostatní náležitosti vedoucí ke správným výsledkům jsou konstruktérovi v mnohém velmi příjemné a opravdu nevyžadují znalost do posledních detailů. Kde a v jaké orientaci bude například zatěžující síla se děje v okně přímo na vystínovaném modelu. Kurzorem vybíráte požadované body, hrany nebo plochy, což je symbolizováno příslušnou značkou vedle kurzoru. Definování je opravdu snadné stejně tak, jako zadání směru působících sil. Vybraný element je barevně označen, což zvyšuje přehlednost. Pokud jste zadali správně okrajové podmínky, je před vámi již poslední krok, který spustí vlastní proces síťování a provede se výpočet. Průběh výpočtů je možné sledovat v dialogu a kdykoli ho přerušit.

Potěšitelné je, že při fázi síťování nejste obtěžování definováním oblastí, kde se má síť zjemnit a naopak. DesignSpace používá adaptivní síťování, pro které je určujícím parametrem rozdíl napětí v sousedních uzlech, který musí být menší než 10 %. Pokud tomu tak není, síť se v daném místě zjemní a elementy se zhustí. Toto síťování můžete ještě ovlivnit tím, že kromě automatické sítě můžete zapnout ruční síťování a stanovit, do jaké míry se má geometrie zjednodušit. Tento postup se provádí vždy na matematickém modelu a jeho výhodou je, že při složitém modelu můžete zadat co největší zjednodušení, čímž provedete vysíťování mnohem rychleji a získáte tak rychlé výsledky z pevnostní analýzy.

Po provedení výpočtu začíná opravdová radost. Označením příslušného výsledku se zpřístupní prostředí Graphics View, kde můžete výsledek analýz kontrolovat a také si nechat animovat nebo rozřezat matematický model. Můžete například sledovat průběh napětí a deformace v jednotlivých částech. V tomto kouzelném prostředí pozorujete přesně to, co chcete vědět o vašem modelu.

Živě komentuje: DesignSpace lze zjednodušeně označit nálepkou "FEM pro konstruktéry". Autoři si dávali dost velký pozor na to, aby i opravdový laik dokázal provést požadované analýzy a to i bez větších znalostí této problematiky. Je zřetelné, že DesignSpace na toto myslel a výsledkem je velmi příjemná aplikace, která dokáže odhalit ještě v návrhovém procesu řadu problémových míst a pomůže s jejich optimalizací. DesignSpace potěší ty uživatele Mechanical Desktopu kteří hledají nástroj pro pevnostní analýzy a vyžadují provedení základních pevnostních analýz na hotových modelech vytvořených v Mechanical Desktopu. Provázanost Desktopu s definovanými projekty v Exploreru je skvělá, aplikace dokáže správně reagovat na pozdější změny týkající se například nejen jiných okrajových podmínek, ale také na změny v geometrii. Další detaily naleznete v časopise Computer Design 3/1999.