TERMIN: 14 – 15 kwietnia 2011
MIEJSCE: Kompleks Zamkowy, Tarnowskie Góry (woj.śląskie)
SYMULACJA 2011 to ósme spotkanie użytkowników systemów symulacji komputerowej. Tym razem gościliśmy w Kompleksie Zamkowym 'Podzamcze’ w Tarnowskich Górach . W tym sprzyjającym otoczeniu, uczestnicy mogli podzielić się swoimi doświadczeniami związanymi z symulacja komputerową poprzez wygłoszenie referatu lub podczas rozmów kuluarowych.
REFERATY WYGŁOSZONE W TRAKCIE SUMULACJI 2011
Wolfgang Lietz
CADFEM GmbH
Acoustic In Workbench Environment (ang.)
Noise is an important issue regarding health and comfort. Unwanted noise can effect physical, mental and social well-being of a person. To prevent this undesirable phenomenon, can be done optimization of the structure. ANSYS has a new partner: FFT (Free Field Technologies) whose experience was used in the ANSYS Workbench environment. This presentation shows the possibilities of the new tool embeded in ANSYS Workbench environment.
Przemysław Siedlaczek
MESCO
Techniki analizy konstrukcji kompozytowych za pomocą MES
W prezentacji zamieszczono sposoby analiz materiałów kompozytowych
Adam Wiśniewski, Michał Gmitrzuk
Wojskowy Instytut Techniki Uzbrojenia, Zielonka
Dobór liczby warstw pancerza kewlarowego w numerycznej analizie procesu penetracji pociskiem 5,56mm z zastosowaniem Programu ANSYS AUTODYN
W artykule przedstawiono analizę numeryczną procesu penetracji pancerza kevlarowego pociskiem 5,56 mm SS109. Analizę przeprowadzono za pomocą pro-gramu Ansys – Autodyn v12.1.0 z użyciem metody SPH (dla pocisku) i Lagrange?a (dla pancerza kevlarowego). Zbadano wpływ liczby warstw Kevlaru na penetrację oraz zmianę prędkości pocisku. W symulacjach ostrzału użyto pocisku 5,56 mm SS109 z rdzeniem stalowo-ołowianym oraz płaszczem wykonanym z brązu. Opierając się na przeglądzie literatury przeprowadzono walidację pocisku wykorzystując w tym celu ?efekt karoserii?. Wykazano, że przyjęty model pocisku wraz z dobranymi parametrami materiałowymi odpowiada rzeczywistemu pociskowi. Do analizy numerycznej pancerzy kevlarowych przyjęto cztery warianty liczby warstw materiału w miękkim panelu balistycznym. Wyjściowa grubość panelu (12 mm) odpowiadała 40 warstwom tkaniny Kevlaru. Do kolejnych wariantów wzięto odpowiednio 50, 60 i 80 warstw. Wykazano, że wzrost liczby warstw tkaniny Kevlaru powoduje spadek prędkości i długości pocisku. Dla maksymalnej grubości panelu uzyskano spadek prędkości o 663 m/s (72%). Minimalna długość pocisku wyniosła 8,55 mm (63%). Zmianie uległa również prędkość hamowania pocisku. Wykazano, że miękkie panele z użyciem Kevlaru są niewystarczające do powstrzymania pocisku 5,56 mm SS109.
Monika Polak-Micewicz
Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Opolska
Fabryka Zmechanizowanych Obudów Ścianowych FAZOS S.A., Tarnowskie Góry
ANSYS – narzędziem do wspomagania projektowania obudów ścianowych w fabryce FAZOS S.A.
W pracy przedstawiono możliwości inżynierskiego programu ANSYS wykorzystywanego podczas wirtualnego prototypowania obudów ścianowych w fabryce FAZOS S.A. Analiza numeryczna podzespołów pozwala na optymalizację konstrukcji pod względem wytrzymałościowym i materiałowym. Symulacje wykonuje się nie tylko dla głównych elementów obudowy ścianowej, ale również innych części maszyn i urządzeń współpracujących z sekcją. W pracy zaprezentowano przykłady zastosowania programu ANSYS oraz wyniki obliczeń MES, które zostały zweryfikowane eksperymentalnie. Podnoszenie wiedzy, wdrażanie nowoczesnych narzędzi projektowych umożliwia rozwój produktów, przez co FAZOS S.A. systematycznie poprawia swoją pozycję na rynku producentów zmechanizowanych obudów ścianowych.
Marcin Janczak, Wojciech Plutecki
Hydro-Vacuum S.A. Grudziądz
Dział Badawczo – Rozwojowy
Modelowanie zjawiska kawitacji w pompach wirowych
W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych modelowania przepływu kawitacyjnego w dwóch typach wirnikowych maszyn hydraulicznych. Modelowanie dwufazowego przepływu prowadzone było przy użyciu programu CFD Fluent, wykorzystując model kawitacji zaproponowany przez A. K. Singhal, oraz model Shnerr-Sauer. Badania klasycznej pompy wirowej o przepływie odśrodkowym, prowadzone były jako stacjonarne i niestacjonarne z uwzględnieniem oraz z pominięciem elementu odprowadzenia cieczy. Wyniki, w postaci kawitacyjnych charakterystyk przepływu, zostały porównane z rezultatami rzeczywistych pomiarów. Omówiono wpływ przyjętego sposobu obliczeń na walidację wyników i obserwowane rozkłady pól ciśnienia oraz chmury kawitacyjnej. Modelowanie przepływu w otwartym wirniku osiowym prowadzone było jako stacjonarne z pominięciem szczeliny promieniowej pomiędzy wirnikiem i obudową pompy. Uzyskany kształt krzywych kawitacyjnych znacząco odbiegał od krzywych rzeczywistych. W celu wyjaśnienia przyczyn rozbieżności sporządzono rzeczywistą wizualizację zjawiska kawitacji w wirniku osiowym i porównano ją z rozkładem udziału fazy gazowo-parowej w przepływie modelowanym numerycznie. Na podstawie badań określono przyczyny rozbieżności i zaproponowano sposoby poprawnego symulowania zjawiska kawitacji w otwartych wirnikach osiowych.
Joanna Bigda, Rafał Bigda
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze
Symulacje prędkości unoszenia powietrza nad stropem baterii koksowniczej
Pomiar emisji z przemysłowych źródeł niezorganizowanych stanowi duże wyzwanie badawcze. O ile pomiar emisji zorganizowanej (kominy, kanały spalinowe, kaptury odciągowe) jest stosunkowo łatwy do przeprowadzenia, to w przypadku emisji niezorganizowanej pojawiają się problemy. Bateria koksownicza stanowi szczególny, wyjątkowo skomplikowany i niejednorodny obiekt z punktu widzenia emisji niezorganizowanej. Mnogość pojedynczych źródeł (drzwi piecowe, otwory technologiczne baterii oraz operacje osadzania i wypychania komór) składa się na globalną emisję niezorganizowaną z baterii. W celu wyznaczenia emisji konieczne jest uzyskanie informacji o natężeniu przepływu gazów, których stężenie jest mierzone. Dlatego w przypadku pomiarów emisji niezorganizowanej z baterii koksowniczej konieczne jest, poza określeniem stężeń emitowanych substancji, również określenie prędkości unoszenia powietrza nad stropem baterii. W referacie przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych ruchu powietrza nad stropami dwóch typów baterii: pracującej w systemie zasypowym oraz ubijanym, porównane z wynikami rzeczywistych pomiarów. Obliczenia numeryczne wykonano przy użyciu solvera Fluent v.12 z wykorzystaniem danych meteorologicznych oraz termowizyjnych. Symulacje przeprowadzono dla modelu 3D, który obejmował jedynie wycinek stropu baterii koksowniczej (3 komory). Otrzymano dobrą zgodność wyników doświadczalnych z wynikami otrzymanymi na drodze symulacji.
Paweł Żochowski, Adam Wiśniewski
Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, Zielonka
Wpływ temperatury przemiany bainitycznej na właściwości ochronne pancerzy pasywnych z wysokowęglowej nanostrukturalnej stali bainitycznej
W artykule przedstawiono wyniki symulacji komputerowej procesu penetracji pancerzy warstwowych 12,7 mm pociskiem przeciwpancerno-zapalającym (API) typu B-32. Pancerze te zawierały 5 wariantów płytek ze stali bainitycznych (BSPs) o różnych właściwościach wytrzymałościowych, uzyskanych w wyniku zastosowania obróbki cieplno-plastycznej: przemiana bainityczna (BT) w różnej temperaturze, walcowanie w temperaturze pokojowej, odpuszczanie w różnym czasie. Płytki ze stali baintycznych o wymiarach 50x50x10 mm umieszczone były na stalowej płycie pancernej ?świadek? (Armox 500) o wymiarach 500x500x10 mm. Symulacje komputerowe wykonano za pomocą programu Autodyn v.12.1.0 z użyciem metody Lagrange’a. Dla każdego wariantu płytek bainitycznych przedstawiono przebieg zmian prędkości pocisku wzdłuż osi pene-tracji pancerza warstwowego (LA). Po ostrzale pancerza warstwowego tym pociskiem porównano parametry odkształcenia płyty ?świadek? z wynikami symulacji komputerowych. W przypadku płytek poddawanych przemianie bainitycznej w 200oC oraz 300oC uzyskano wynik symulacji komputerowej zbliżony do wyniku badań eksperymentalnych (odpowiednio: zatrzymanie pocisku, perforację płytki bainitycznej i płyty ?świadek?).
Jacek Junak
Brose
Analizy numeryczna silników elektrycznych dla przemysłu samochodowego
Łukasz Małecki
MESCO
Tworzenie aplikacji wykorzystujących środowisko ANSYS Workbench 13
W artykule omówione zostały podstawy tworzenia aplikacji w środowisku ANSYS Workbench 13. Tworzenie, usuwanie i zarządzanie komponentami systemu Workbench z poziomu C# lub IronPython. Przedstawiona została możliwość obsługi środowiska Mechanical (DesignSimulation), za pomocą języka JScript, w tym pokazanie sposobu dodawania wyników do rozwiązania z poziomu skryptu oraz zapis wyników do pliku tekstowego. Zaprezentowany został proces utworzenia własnego paska Mechanical Application Wizard wewnątrz aplikacji Mechanical. Przedstawione zostały możliwości procesu debugowania. Ponadto omówione zostały wymagania systemowe i ograniczenia dla procesu debugowania.
Robert Mazur
MESCO
Usprawnienia w pracy z ANSYS dzięki zastosowaniu RSM i Rezoning3D
W prezentacji poruszone zostaną dwa tematy. Pierwszy ma za zadanie poinformować uczestników o istnieniu w ANSYS narzędzia RSM (Remote Solve Manager), służącego do zarządzania analizami (zdalne rozwiązywanie, kolejkowanie i inne). Przedstawiona zostanie w skrócie zasada działania i korzyści płynące z jego stosowania. W drugiej części omówiony zostanie Rezoning. Jest to narzędzie umożliwiające wymianę w analizie zdegenerowanej siatki mes na nową . Operacja wymiany znacznie zniekształconych (w trakcie analizy) elementów na nowe o dużo lepszej jakości pozwala na, z jednej strony uzyskanie zbieżności rozwiązania w analizach niemożliwych do uzyskania innymi metodami, a z drugiej wykorzystując elementy o lepszej jakości uzyskiwane wyniki są również bardziej wartościowe.
Mariusz Stępień, Bogusław Grzesik
Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki
Politechnika Śląska
Analiza rozkładu sił w pasywnych łożyskach magnetycznych
W artykule przedstawiono wyniki modelowania pasywnych łożysk magnetycznych zbudowanych z magnesów neodymowych. Przedmiotem analizy są rozkłady pola magnetycznego wokół magnesów oraz wartości i kierunki sił działających pomiędzy magnesami. Zaproponowano i przebadano dwie konstrukcje łożysk magnetycznych zbudowanych z magnesów pierścieniowych oraz płytkowych ułożonych pierścieniowo. Badane były łożyska o średnicach zewnętrznych do 15 mm oraz siłach oddziaływania (udźwigu) do 10 N, przeznaczonych jako zawieszenie małych systemów napędowych. Analizę przeprowadzono w oparciu o dwuwymiarowe modele osiowosymetryczne zrealizowane w ANSYS APDL. Modele bazowały na elemencie elektromagnetycznym PLANE233. Wyznaczono charakterystyki sił oddziaływania w funkcji wzajemnego położenia elementów łożyska oraz wybranych gabarytów konstrukcyjnych jako parametru.
Andrzej Staniek
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Identyfikacja zmian stanu technicznego obiektów budowlanych z wykorzystaniem analizy modalnej
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących opracowywanej metody badawczej mającej na celu identyfikację zmian stanu technicznego obiektów budowlanych z wykorzystaniem analizy modalnej. Metoda opiera się na identyfikacji parametrów dynamicznych badanego obiektu (parametrów modalnych: częstotliwości drgań własnych tłumienia drgań oraz postaci drgań mechanicznych) z wykorzystaniem skanującego wibrometru laserowego LDV oraz sejsmicznych czujników drgań, przy wielopunktowym wymuszeniu udarowym badanej konstrukcji, z wykorzystaniem młotka modalnego (przeznaczonego do wymuszeń obiektów budowlanych). Możliwe jest również wykorzystanie wymuszeń eksploatacyjnych (np. drgania generowane przez ruch kołowy). Monitoring badanego obiektu odbywa się od momentu powstanie obiektu i/lub początku obserwacji i jest kontynuowany w zadanych okresach. Zmiany parametrów modalnych, będące obrazem uszkodzeń i/lub degradacji badanego obiektu, są odnoszone do modelu elementu skończonych utworzonego w fazie wstępnej prowadzonego monitoringu lub projektu technicznego badanej konstrukcji. Na dostrojonym każdorazowo modelu wykonywana jest dalsza analiza celem określenia miejsc naprężeń, które mogą spowodować uszkodzenie budynku. Istotnym elementem jest dostrojenie modelu elementów skończonych dla poszczególnych częstotliwości drgań własnych konstrukcji, obliczenie naprężeń i superpozycja tychże naprężeń celem uzyskania obrazu potencjalnych zagrożeń dla stanu technicznego obiektu. Ze względu na złożoność niektórych obiektów konieczna jest również obserwacja fragmentów konstrukcji budowlanych takich jak nadproża, filary, otwory okienne oraz obserwacja zmian dla tychże lokalnych fragmentów budowli. Badania muszą być prowadzone równolegle z obserwacją ekspertów budowlanych oraz w oparciu o ich konsultację.
Wolfgang Lietz
CADFEM GmbH
Road restraint systems – a case syudy with LS-DYNA Numerical analysis of crash barrier (ang.)
W prezentacji zawarto metody obliczeń barier drogowych (przeciwdziałające uderzeniom pojazdów) w oparciu o program LS-DYNA. Analizy opieraja się o europejską norme EN-1317.
Adam Łokieć
MESCO
Symulacja tłoczenia blach oraz optymalizacja na przykładzie rodziny programów FormingSuite
FormingSuite to grupa oprogramowania przeznaczona do symulacji tłoczenia blach, optymalizacji rozkładu wykrawanych elementów oraz kosztów związanych z cała produkcją. Istota działania programu ? w skrócie: Pracę z programem zaczynamy od modelu geometrycznego gotowej wypraski. Postępując zgodnie z hasłem ? reverse engineering?, jako wynik działania programu otrzymujemy rozwinięcie blachy jakie jest wymagane do otrzymania założonego kształtu wytłoczonego elementu, które może być następnie użyte do zaprojektowania narzędzia i analizy kosztów procesu. Jak to działa: Idea pracy programu opiera się na metodzie elementów skończonych (MES), wymagana jest więc dyskretyzacja modelu, podanie odpowiednich parametrów tworzywa oraz zdefiniowania warunków brzegowych. Program dysponuje szeregiem wizardów ułatwiających tworzenie procesu krok po kroku a także własna biblioteką materiałową. Posiada wiele modułów w zalezności od potrzeb uzytkownika. Potrafi również współpracować z programem LS-DYNA. Program działa bardzo szybko i jest prosty w obsłudze. Wprowadzenie danych i warunków brzegowych, wykonanie obliczeń oraz wygenerowanie rozwinięcia trwa zaledwie kilka minut. Dzięki prostej obsłudze i automatycznemu generowaniu siatki MES, mogą z niego korzystać osoby bez doświadczenia w posługiwaniu się metodami elementów skończonych.
Stanisław Wowra
MESCO
Symulowanie farm wiatrowych w ANSYS Windmodeller
Prezentacja zawiera opis możliwości pakietu do modelowania farm wiatrowych ANSYS WindModeler. Program pozwala na szybkie przygotowanie zaawansowanej analizy CFD w oparciu o ogólnodostępne dane takie jak: mapy satelitarne, dane o zalesieniu, charakterystyka turbin wiatrowych czy kierunki i prędkości wiatrów. Dzięki prostej definicji nawet osoba nie mająca styku z solwerami CFD, może przygotować i przeprowadzić symulację przepływów dla projektowanej farmy wiatrowej. Pakiet pokazuje także możliwości adaptacji wiodących solwerów CFD takich CFX i Fluent do specjalistycznych analiz.
Adam Wiśniewski, Dawid Pacek
Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, Zielonka
Walidacja modelu numerycznego pocisku 9mm parabellum
W celu weryfikacji poprawności modelu numerycznego przeprowadzono badania eksperymentalne uderzenia pocisku 9 mm Parabellum w płytę ze stali pancernej Armox 500. Zostało zbadane zachowanie pocisku dla prędkości uderzenia: 100 m/s, 126,5 m/s, 134,3 m/s, 136,4 m/s, 143,8 m/s. Po przeprowadzeniu badań ostrzałem wykonano pomiary odkształcenia pocisków: grzybka, długości pocisku, głębokości dołka zdeformowanego pocisku (GDZP). Opracowano krzywą wzorcową służącą do określania pracy deformacji pocisku Edp w funkcji jego skrócenia . Przeprowadzono symulacje numeryczne 3D uderzenia pocisku 9 mm Parabellum w płytę Armox 500 dla prędkości uzyskanych podczas badań eksperymentalnych z użyciem programu Ansys – Autodyn v12.1. Różnica pomiędzy wymiarami odkształcenia pocisku uzyskanymi podczas symulacji 3D i badań eksperymentalnych wyniosła XG = 0,1÷4,6%, XL = 1÷7,9%, XGDZP = 6,7÷47,3% odpowiednio dla grzybka, długości pocisku i GDZP. Wykonano symulacje 2D z uwzględnieniem współczynników tarcia pomiędzy płaszczem i rdzeniem pocisku (XG=0,1÷6,1%, XL=0,1÷4,6%, XGDZP=0,6÷24,1%).
