Usługi‎ > ‎

Portfolio

Analizy MES

 Analiza naprężeniowa naczepy-cysterny do przewozu paliw



 

Obliczenia wytrzymałościowe cysterny-naczepy samochodowej do przewozu paliw płynnych wg wytycznych normy europejskiej EN 13094 "Tanks for the transport of dangerous goods – Metallic tanks with a working pressure not exceeding 0,5 bar – Design and construction".

Dla naszego klienta, znaczącego europejskiego producenta cystern, przeprowadziliśmy pełen zakres obliczeń statycznych oraz dynamicznych naczepy-cysterny wymaganych wg normy EN 13094 oraz przygotowaliśmy raport będący podstawą do uzyskania wymaganych w krajach EU certyfikatów.

 Obliczenia wytrzymałościowe elementów zawieszenia (amortyzatorów) samochodowych

Obliczenia wytrzymałościowe (analiza naprężeniowa oraz zmęczeniowa) elementów układów zawieszenia, amortyzatorów samochodowych wg wytycznych klienta (wew. normy i specyfikacje OEM).

W ramach wieloletniej współpracy z czołowym światowym producentem systemów zawieszenie i amortyzatorów wykonaliśmy analizy naprężeniowe oraz zmęczeniowe elementów zawieszenia na potrzeby prac projektowych oraz walidacji rozwiązań dla producentów OEM.

 Analiza wytrzymałościowa implantów stomatologicznych
 


Obliczenia wytrzymałościowe (analiza naprężeniowa oraz zmęczeniowa) dwuczęściowego implantu stomatologicznego Osteoplant z uwzględnieniem fizjologicznie uzasadnionej charakterystyki zmienności obciążenia oraz efektów zmian warunków brzegowych na skutek przebudowy kości żuchwy i szczęki. Dynamiczna symulacja luzowania połączenia śrubowego filaru protetycznego z wszczepem wywołanego obciążeniem cyklicznym.

Obliczenia stanowiły element wieloletniego projektu systemu implantologicznego Osteoplant realizowanego zgodnie z wymaganiami stawianymi przez dyrektywę Unii Europejskiej EEC/93/42 „Medical devices” oraz powiązane z nią normy zharmonizowane. Cały proces projektowania, którego częścią były wykonane symulacje, został przeprowadzony i udokumentowany zgodnie z normą międzynarodową EN ISO 13485.

Projekt realizowano z Politechniką Poznańską

 Optymalizacja implantów stomatologicznych
 


Parametryczna optymalizacja dwuczęściowego wszczepu stomatologicznego w kontekście wytrzymałości zmęczeniowej, statycznej, momentu luzowania połączenia, jego szczelności oraz średnicy części śródkostnej.

Opracowanie nowego, bardziej niezawodnego implantu było realizowane w ramach wieloletniej współpracy z wiodącym na polskim rynku producentem implantów Osteoplant. Opracowaliśmy kompletny, sparametryzowany model implantu, który następnie użyto do optymalizacji za pomocą algorytmów genetycznych sprzężonych z procedurą Hooke-Jeevesa. Na potrzeby projektu opracowano komplet procedur do oceny podstawowych cech implantu (wytrzymałość zmęczeniowa, moment luzowania/dokręcenia czy niedokładność sprężania). Efektem analiz była obszerna baza wiedzy (instrukcje, wytyczne) dla producenta, biomechaników oraz implantologów. Otrzymane rozwiązania zweryfikowano pozytywnie w toku testów laboratoryjnych.

Na potrzeby obliczeń stworzyliśmy niezależny moduł optymalizacji dla Abaqus/CAE.

 Optymalizacja konstrukcji ramy stalowej
 

 
Kształtowanie topologii oraz dobór  optymalnych profili dla konstrukcji hali przemysłowej. Optymalizacji podlegała konstrukcja dachu oraz układu poprzecznego.

Obliczenia wykonano przy uwzględnieniu wszystkich warunków projektowych wg PN-90/B-03200 - "Konstrukcje stalowe. Obliczenia statycznie i projektowanie". Do przeszukania alternatywnych rozwiązań użyto zarówno procedury pseudo-gradientowe jak i techniki eksploracyjne. Wprowadzone modyfikacje geometryczne oraz zaproponowane profile doprowadziły do znaczącej redukcji zużycia materiału przy niezmiennym współczynniku bezpieczeństwa. Analizę wykonano przy użyciu autorskiego oprogramowania do analizy ramowych konstrukcji prętowych.

 Optymalizacja konstrukcji belki półskorupowej
  


Minimalizacja masy konstrukcji półskorupowej poprzez dobór optymalnych profili konstrukcji szkieletu oraz grubości powłok.

Konstrukcje półskorupowe ze względu na korzystny współczynnik masy do wytrzymałości są powszechnie używane w lotnictwie. Dobór parametrów tego typu konstrukcji, ze względu na problem stateczności lokalnej, jest jednak bardzo trudny. Opracowaliśmy procedurę automatycznego doboru podstawowych parametrów, która używając algorytmów optymalizacji minimalizuje masę konstrukcji zapewniając jednocześnie wskazany poziom współczynnika bezpieczeństwa. Algorytm optymalizacji oraz jego sprzężenie z kodem obliczeniowym wykonano przy użyciu Abaqus Scripting Interface (ASI).
 
 Modelowania uszkodzenia anizotropowego elementu rurowego
 
  
Wykonano szereg analiz, których celem było wyznaczenie wytrzymałości elementu pierścieniowego poddanego ekstremalnym obciążeniom skręcającym.

W analizach wykorzystano autorski model materiału dołączony do Abaqus poprzez procedurę użytkownika VUMAT. Kluczowymi aspektami obliczeń było uwzględnienie sprzężenia termo-mechanicznego i anizotropowego opisu zniszczenia oraz wrażliwość na prędkość deformacji. 

 Wyznaczenie granicznej wartości energii dyssypowanej  w elemencie tłumiącym samochodu 
 


Celem szeregu analiz było wyznaczenie granicznej wartości energii jaka jest w stanie pochłonąć element tłumiący samochodu.

W analizach wykorzystano  oprogramowanie Abaqus wraz z autorskim opisem materiału dołączonego do programu poprzez procedurę użytkownika VUMAT. Kluczowymi aspektami obliczeń było uwzględnienie sprzężenia termo-mechanicznego, anizotropowego opisu zniszczenia oraz wrażliwość na prędkość deformacji.


 
 Obliczenia wytrzymałościowe ramy zawieszenie naczepy-wywrotki
 


Obliczenia wytrzymałościowe (analiza naprężeniowa) naczepy-wywrotki dla różnych obciążeń użytkowych oraz pełnego spektrum stanów eksploatacyjnych. Pełna symulacja pracy mechanicznej konstrukcji naczepy podczas jazdy, manewrowanie oraz opróżniania skrzyni ładunkowej.

Dla naszego klienta, polskiego producenta naczep, wykonaliśmy obliczenia statyczne naczepy-wywrotki dla różnych obciążeń i stanów eksploatacyjnych w celu zweryfikowania przyjętych założeń projektowych. Stworzony na potrzeby obliczeń model numeryczny naczepy opisywał szczegółowo elementy zawieszenia oraz siłownika/podnośnika, pozwalając tym samym na pełną symulacją takich przypadków jak symetryczne i niesymetryczne hamowanie, najazd wybranym kołem na przeszkodę ale również określenie stabilności oraz sztywność przechyłowej, modelowanie pełnego spektrum manewrów parkingowych oraz realistyczne symulowanie podnoszenie i opuszczanie skrzyni ładunkowej. 

 Optymalizacja kształtu szyny mocowania fotela samochodowego

Optymalizacja geometrii szyny mocowania fotela samochodowego w celu maksymalizacji siły wyrywającej. Studium parametryczne oceniające wrażliwość konstrukcji dla wybranych parametrów geometrycznych oraz materiałowych.

Obliczenia wykonano w środowisku programu Isight uzupełnionym o własne procedury. Optymalizacja dostarczyła propozycję rozwiązania o zmodyfikowanej geometrii, które charakteryzowało się siłą wyrywającą większą o 43% od pierwotnego projektu. Ponadto, używając metodologii Design Of Experiment (DOE) oraz narzędzi z grupy Data Mining wskazano na istotne zależności i korelacje między podstawowymi parametrami systemu.


 Obliczenia akustyki transformatora
 

Celem szeregu analiz było zaprojektowanie obudowy transformatora, która eliminowałaby niekorzystne zjawiska akustyczne towarzyszące pracy transformatora - tzw. 'bzyczenie'.

W analizach wykorzystano  oprogramowanie Abaqus z uwzględnieniem sprzężenia pola akustycznego ze strukturalnym.

 Obliczenia przepływu powietrza przez elementy układu klimatyzacji samochodowej
 


Symulacja przepływu powietrza przez elementy instalacji wentylacji/klimatyzacji samochodowej wg wytycznych klienta (norm wew. i specyfikacji OEM).

Dla naszego wieloletniego klienta, dużego międzynarodowego koncernu motoryzacyjnego, wykonaliśmy analizy CFD przepływu powietrza przez elementy instalacji wentylacji/klimatyzacji samochodowej w celu określenia oporów przepływu oraz zmian ciśnień eksploatacyjnych.

 Obliczenia termiczne oraz termiczno-wytrzymałościowe wymiennika ciepła
 
Analiza nieustalonego przepływu ciepła w elektrycznej instalacji grzewczej pojazdu oraz symulacja wytapiania lodu z uwzględnieniem przemiany fazowej oraz ciepła topnienia. Symulacje wykonano wg wytycznych klienta (norm wewnętrznych i specyfikacji OEM).

Dla naszego wieloletniego klienta, dużego międzynarodowego koncernu motoryzacyjnego, wykonaliśmy analizy z zakresu obliczeń termiczno-naprężeniowych w celu określenia rozkładu temperatur i naprężeń w elementach instalacji grzewczej pojazdu. Wykonywaliśmy również symulacje roztapiania lodu grzałką elektryczną, której celem było określenie jej wydajności i skuteczności działania. Ocenie podlegał kształt wytopu po określonym czasie jej działania przy dla różnych temperaturach lodu oraz otoczenia. 
 
 Analiza akustyczna wielkokubaturowego obiektu budowlanego
 
 

Celem szeregu analiz było sprawdzenie akustyki auli reprezentacyjnej. W mamach obliczeń wyznaczono miejsca niekorzystne pod względem komfortu akustycznego. Zaproponowano zmianę układu elementów tłumiących i rozpraszających dźwięk.

W analizach wykorzystano  oprogramowanie Abaqus z uwzględnieniem sprzężenia pola akustycznego ze strukturalnym. 

 Obliczenia 450-metrowego masztu stalowego
 

Analiza statyczna i dynamiczna konstrukcji stalowej masztu o wysokości 450m przy obciążeniach wyjątkowych wg wytycznych normy PN-B-03204 - "Wieże i maszty. Projektowanie i wykonanie."

Projekt dotyczył kratowej konstrukcji trzonu z krawężnikami rozmieszczonymi na planie trójkąta i trzema poziomami odciągów. Rozpatrywano następujące schematy obciążenia: sprężanie cięgien w poszczególnych fazach wznoszenia, działanie wiatru wraz z probabilistycznym ujęciem jego fluktuacji, oblodzenie oraz uszkodzenie jednego z cięgien. Wszystkie obliczenia wytrzymałościowe przeprowadzono przy uwzględnieniu nieliniowej pracy cięgien oraz trzonu.

 Analiza numeryczna konstrukcji ceglanej kopuły XVIII-wiecznego kościoła
 

Analiza nośności i wytężenia spękanej kopuły ceglanej XVIII-wiecznego obiektu sakralnego w okolicach Poznania. 

Obliczenia wykonano na potrzeby ekspertyzy służącej podjęciu decyzji dotyczących przedsięwzięcia prac remontowych i konserwatorskich. Na potrzeby przygotowania modelu obliczeniowego odtworzono szczegółowo geometrię kopuły na podstawie przeprowadzonej inwentaryzacji oraz pomiarów geodezyjnych. Jej obecny kształt odtworzono w środowisku CAD bazując bezpośrednio na otrzymanych z pomiarów chmurze punktów. Do obliczeń wykorzystano rozmyty opis powstawania zarysowań w strukturze murowej. 

 Obliczenia wytrzymałościowe systemu rur preizolowanych
 
Analiza wytrzymałości systemu rur preizolowanych przeznaczonych do budowy rurociągów dla ciepłownictwa i przemysłu.

Dla znaczącego polskiego producenta rur preizolowanych wykonano obliczenia na potrzeby opracowania technologii projektowania rurociągów z rur preizolowanych, przeznaczonych do przesyłu wody grzewczej, ciepłej wody użytkowej oraz pary wodnej, układanych w gruncie. W symulacjach numerycznych uwzględniono: obciążenie ciśnieniem oraz temperaturą wywołane przesyłanym medium, efekty owalizacji przekroju rurowego i globalnej utraty stateczności rury, sprężysto-plastyczne zachowanie materiałów konstrukcyjnych oraz interakcję rurociągu z gruntem. Na podstawie wyników nielinowej analizy naprężeniowo-przemieszczeniowej oraz zaproponowanego kryterium oceny wytężenie rur dokonano oceny bezpiecznych reżimów pracy dla różnych warunków gruntowych oraz obciążeń, stanowiących podstawę od przygotowania wytycznych do projektowania. 

 Modelowanie numeryczne zachowania tektury - symulacja testu BCT opakowania kartonowego
 


Symulacja numeryczna wytrzymałości opakowań kartonowych wykonanych z tektury falistej na ściskanie (test BCT).

W ramach prac prowadzonych dla polskiego producenta opakowań kartonowych wykonaliśmy szereg symulacji zgniatania opakowań kartonowych w celu określenia ich granicznej nośności na ściskanie z uwzględnianiem efektów ortotropowego, nieliniowego (sprężysto-plastycznego) opisu zachowania materiału (tektury) oraz lokalnej i globalnej utraty stateczności przestrzennej struktury tektury falistej. Obliczenia wykonano dla różnych kształtów opakowań oraz ich technologii wykonania (zagniatania, nacinania, perforacji, etc). 

 Optymalizacja kształtu dennicy cysterny do przewozu paliw
 


Studium parametryczne wpływu kształtu dennicy na wytężenie konstrukcji cysterny do przewozu paliw.

Używając samodzielnie opracowanych procedur przeprowadziliśmy serię eksperymentów numerycznych (technika DOE, Full Factorial), a następnie sporządziliśmy mapy korelacji między naprężeniami lub odkształceniami a promieniem przejścia oraz krzywizną dennicy. Uzyskane wyniki pozwoliły na wprowadzenie modyfikacji, które znacząco zredukowały wytężenie konstrukcji przy jednoczesnym zachowaniu ograniczeń produkcyjnych i konstrukcyjnych, zgodnie z EN 13094.

 Analiza dynamiczna mostów kolejowych obciążonych przejazdem pociągów wysokiej prędkości
 
 

Dynamiczna analiza wytrzymałościowa kilku kolejowych obiektów mostowych na Centralnej Magistrali Kolejowej (CMK) dla obciążeń przejazdem pociągów dużej prędkości. Obliczenia wykonano zgodnie z normą PN-EN 1991-2 „Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje - Część 2: Obciążenia ruchome mostów”.

Wykonaliśmy serią symulacji zachowania się mostów betonowych i stalowo-betonowych poddanych obciążeniom dynamicznym wywołanych przejazdem pociągów z prędkościami w zakresie od 100 km/h do 300 km/h. W analizie uwzględniono pojazdy szynowe zgodnie z normą europejską PN-EN 1991-2: HSLM-A i HSLM-B. Oceny obiektów dokonano sprawdzając przede wszystkim maksymalne przyspieszenia poprzeczne pomostu oraz siły przekrojowe, dla każdego pociągu przejeżdżającego z różnymi prędkościami. Otrzymane wyniki pozwoliły na określenie prędkości (lub zakresu prędkości), dla której może wystąpić zjawisko rezonansu na skutek przejazdu pociągu z określoną prędkością a także dokonać oceny, czy mamy do czynienia z rezonansem czy tylko z drganiami nieustalonymi o dużej amplitudzie.

Realizowane obliczenia były częścią projektu modernizacji linii CMK mającego na celu dostosowanie jej do wymagań pociągów wysokich prędkości. 

 Analiza charakterystyk dynamicznych elektrofiltru
 
Analiza dynamiczna przemysłowego elektrofiltru (odpylacza elektrostatycznego) – określenie efektywności strącania cząstek pyłów z elektrod.

Dla polskiego producenta szerokiej gamy urządzeń odpylających przeprowadziliśmy analizę drgań elektrofiltru oraz ocenę efektywności usuwania cząstek pyłów z elektrod. Na postawie pełnej symulacji pracy mechanicznej konstrukcji elektrofiltru, uwzględniającej wpływ na charakterystyki dynamiczne wstępnego obciążenia ciężarem własnym, oraz analizy nieustalonych drgań całej konstrukcji wywołanych cyklicznym, impulsowych obciążeniem, określono mapy rozkładu przyspieszeń na elektrodach. 



Wtyczki (plug-ins) do Abaqus/CAE


 Automatyczne projektowanie cienkościennych zbiorników na ciecze
 

Program do projektowania cienkościennych zbiorników na ciecze zgodnie z PN-EN 1993.

Podstawowym celem zlecenia było opracowanie narzędzia, które pozwoliłoby na szybkie uzyskanie informacji o wytężeniu konstrukcji. Opracowano zestaw procedur, które zgodnie z zadanymi parametrami  automatycznie budują model obliczeniowy, przeprowadzają analizę oraz interpretację wyników. Najważniejsze efekty analizy prezentowane są w formie graficznej za pomocą Abaqus/Viewer oraz archiwizowane w postaci raportu (plik RTF zawierający również elementy graficzne). Dzięki graficznemu interfejsowi użytkownika obsługa programu jest bardzo wygodna i prosta przez co narzędzie jest również używane przez kosztorysantów do wstępnej wyceny.


 Niestandardowa wizualizacja wyników
 

Zestaw narzędzi poszerzający możliwości wizualizacji wyników Abaqus/Viewer.

Dla naszego klienta, międzynarodowego koncernu działającego w obszarze elektroenergetyki oraz automatyki, oprogramowaliśmy zestaw dodatkowych funkcji dla celów marketingowych. Procedury bazowały na Abaqus Scripting Interface i pozwalały na tworzenie animacji prezentujących model widziany za pomocą 'kamery' o zadanym torze ruchu, generowanie ruchomych przekrojów, dodawanie opisów oraz wiele innych przydatnych funkcji.


 Wyznaczanie wytrzymałości zmęczeniowej
 
         



Procedura do oceny wytrzymałości zmęczeniowej bazująca na naprężeniach.

Dla producenta branży biomedycznej opracowaliśmy procedurę do analizy zmęczeniowej. Procedura została dodana jako kolejna 'ikona' w pasku Abaqus/Viewer. Po uruchomieniu algorytmu, dla dwóch wybranych momentów analizy (krok, przyrost) oznaczających stan obciążenia/odciążenia, zostaje wyznaczone dodatkowe pole skalarne określające ilość cykli do zniszczenia. Pole jest automatycznie dodawane do bazy ODB i podlega wizualizacji oraz obróbce, jak w przypadku standardowych wyników.



Aplikacje


 Moduł  "Optymalizacja dla Abaqus/CAE"
 


W powodu wzrastającego zapotrzebowania na analizy optymalizacyjne stworzyliśmy autorski program, który został zaimplementowany jako niezależny moduł środowiska Abaqus/CAE. Dzięki rozbudowanemu interfejsowi graficznemu (GUI), który został utrzymany w konwencji Abaqus/CAE, program jest intuicyjny w obsłudze. GUI umożliwia łatwe definiowanie zmiennych projektowych (geometria, parametry materiału, wymiary profili i inne dowolne zmienne systemu), funkcji celu oraz ograniczeń (mogą bazować na wynikach analizy lub być elementem modelu obliczeniowego), ustawień analizy (możliwe obliczenia równoległe), algorytmu optymalizacyjnego, sposobu oceny rozwiązania czy tej dodatkowych funkcji przebudowy modelu.

W module oprogramowano algorytmy optymalizacji bazujące na pseudo-gradiencie oraz techniki eksploracyjne. Na potrzeby prostszych analiza dostępne są również techniki planowanego eksperymentu (Design Of Experiment) lub, w przypadku bardziej skomplikowanych problemów, można skorzystać z modelu zastępczego budowanego na bazie sieci neuronowych oraz wielomianów (dostępne również podejście adaptacyjne w wielu scenariuszach). Poza standardową optymalizacją, dostępna jest również optymalizacja wielokryterialna zmierzająca do rozwiązania kompromisowego między wieloma, często sprzecznymi rozwiązaniami. Wyniki optymalizacji przechowywane są razem z modelem w pliku CAE i mogą być poddane wizualizacji przy użyciu dostępnych w module dodatkowych procedur. Istotny jest fakt, że moduł umożliwia optymalizację dowolnego modelu stworzonego w Abaqus/CAE.