模拟器,优化器

使用多体仿真执行复杂的机器验证

智能性能工程提供了机器构建器的仿真,设计和连接的改进。

由Rahul Garg. 2021年5月20日
礼貌:西门子

世界各地的工厂和工厂管理都看到了数字化转型如何有助于创新,以应对不断变化的需求、全球竞争和改变的技术格局。需求是更加智能、灵活、可配置和自动化的工业机械设备。工业机械供应商将需要最佳实践,以跟上其机器日益复杂的步伐。

连接的数字线程可以自动化设计团队,分析师,生产测试团队和服务工程师之间的信息共享。此过程允许团队评估产品变化的能力和限制。智能性能工程解决方案侧重于机器制造商仿真,设计和连接的改进。这是通过应用多体仿真来实现的,这使得多属性工程余下地提供广泛的物理和其他学科在一个雨伞下。

复杂产品要求

当新材料和新方法应用于制造时,它增加了产品的复杂性。但好处也很明显:产品现在更轻,更小,更容易定制,以满足消费者的需求。多物理模拟使机器制造商能够探索复杂产品遇到的物理交互,虚拟。它跟踪产品性能、安全性和寿命的交互数据。

它测量流体力性能、热效应、结构完整性和电磁辐射的相互作用。将这些力量单独隔离来检查它们可能会对产品行为做出不准确的预测。在实际使用模拟中,最好同时考虑所有负载。这是一个全球性的挑战,因为数字转型解决了不断变化的客户需求和采用新技术。

Picanol是一家领先的织布机制造商,它利用模拟来识别那些面临应力变化的位置的耐久性热点,这些应力变化达到或超过了特定材料的耐久性极限。

Picanol是一家领先的织布机制造商,它利用模拟来识别那些面临应力变化的位置的耐久性热点,这些应力变化达到或超过了特定材料的耐久性极限。礼貌:西门子

仿真工具至关重要

设计新的工业设备或修改现有设计的关键方面在于在机器到达客户之前验证其性能。在设计时解决问题比在产品开发中解决问题成本更低。采用数字仿真和分析工具,原始设备制造商(oem)可以了解设计选择如何影响组件、设备或机器的性能和故障。传统上,设计流程和模拟流程之间存在手动切换。设计级仿真用于确保一个项目的基线评估,以确定它是完整的还是需要高级仿真。

设备制造商正在提供具有更快的周期速率和压缩送货时间表的机器,因此团队有动力前期执行高级模拟。另外,电力误差和增加多个力之间的相互依存是更准确的机器行为预测,因此不限于一个区域。这种动态往往是发热的效果,而机器正在运行和随后导致的振动导致热位移。

智能性能工程和多体仿真的关键部分是减少测试和物理原型的需求,提高提供最终设计的整体速度。随着更高保真建模集成到设计组织中,它可以提高专家之间的协作,允许每个人涵盖其域。因此,机器模拟不仅仅在一个环境下,而且正在跨越值得考虑的所有环境。因此,Multiphysics将参加最终客户需求的相关专家联合起来,并帮助他们解决任何意外发现。

这些合作延伸超出了实际的制造环境,其中多体仿真有助于OEM及其更广泛的供应商网络连接数据并表现得更智能。随后,由于构建了全面的数字双胞胎,存在从小部件进行的分析来包含整个机器,评估显式特征。这些组件必须在特定机器的上下文和实施中工作。因此,在跨多个组织工作时,协作至关重要,集成设计人员,分析师和实时数据,以使OEM能够采用更好的分析实践。因此,机器性能在确保安全性,可靠性和成本效益的同时提高。

运动仿真解决方案帮助Picanol修剪径向轴承的力量,通过进一步减轻运动和振动部件的重量。

运动仿真解决方案帮助Picanol修剪径向轴承的力量,通过进一步减轻运动和振动部件的重量。礼貌:西门子

多物理模拟案例研究

连接数据促进多个团队与学科之间的协作。智能性能工程利用多职业仿真技术来实现这种关系。因此,仿真和多域协作提供了并发性能。案例研究代表了多体验经验,解决产品复杂性,性能,环境条件等相关因素,以满足客户需求和维护产品和机器完整性。

纺织品制造机器的世界领导者,Picanol集团,与比利时世界总部,为面料行业生产织造机。该公司开发复杂的机器,满足多样化的需求和织物,包括棉花,丝绸,黄麻袋,玻璃纤维材料帷幔,软件和汽车座椅。该市场最终客户的波动需求需要这些机器符合其性能和速度要求。必须保持整个织造机的结构完整性,同时最小化振动和热浓度。

例如,施加图案、织物或纸张的滚筒可能受到热接触和转动力。如果在验证过程中,考虑了接触应力,但忽略了热负荷,灾难可能随之而来。多物理模拟方法单独分析问题,并将结果反馈为未来模拟的输入。

通过对物理几何形状的最低修改进行千分比可能的解决方案,最好的答案将满足织物行为的寿命和振动的热需求。在改变振动和热条件下,织物的行为方式不同。通过考虑织物交付期间的极端动力和高速运动,可以管理机制。多职业仿真提供了确定解决这些挑战的最佳方法的能力,包括使用创新工具和功能来解决这些挑战,包括速度,热和振动需求。

Picanol的织造效率提高了15%以上,显著降低了噪音和振动,同时发现了创造机器驱动机制的新技术。此外,该公司还发现维修部件的疲劳寿命增加了,无需再建造原型机,而如果没有多物理模拟技术,就必须建造原型机。

当模拟有效地发生时,这个例子强调了相互依赖和好处。如果不考虑结构振动和热之间的关系,设计、验证和管理现代制造和装配操作可能是一项令人生畏的任务。模拟和测试对于提供一个整体的方法都是必不可少的。

仿真和测试

模拟和测试的结合提供了一个显著的竞争优势,在验证设计时是最有效的。您执行模拟测试,结果为适当的物理传感器位置提供了有用的指示。在获得物理传感器测量数据后,将这些数据应用到数字孪生数据中进行验证,并将实际结果与数值模型相关联。

有几个可测量的属性与机器的性能相关联,包括加速度或噪声。但是,传感器无法访问其他部件,如工作部件的温度。因此,从模拟模型获得虚拟传感器结果并与实际测量结果组合以使任何物理测量与运行模拟同步。

在这种情况下,它是从数字双胞胎测量的,从模型中的特定点提供输出,表示随时间的某种特征的演变。此功能与物理测量同步,以精确地了解特定点的温度值,同时改变加速度。

这种整体的仿真和测试方法通过全面的顶级验证套件为机器制造商提供了竞争优势。

制造商可以在协作环境中使用多物理仿真,集成设计人员,分析师和实时数据,以创造更好的分析实践并提高机器性能。

制造商可以在协作环境中使用多物理仿真,集成设计人员,分析师和实时数据,以创造更好的分析实践并提高机器性能。礼貌:西门子

行业需求

机械行业需要适用于新材料和制造复杂产品的精密机械,这推动建筑商引入创新技术,包括智能性能工程专业知识,以验证和执行该领域的分析实践。

智能性能工程和多体学习次数允许客户探索现实世界的物理交互复杂产品遇到。该过程会影响产品性能,安全性,寿命,流体力,热效应,结构完整性和电磁辐射性能。当隔离这些力并单独检查它们时,结果并不总是对产品行为的准确预测。随后,在真正的使用模拟中同时考虑所有加载至关重要的是,IPE提供。

多物理模拟减少了测试和物理原型的需要,提高了交付速度。它允许与专家协作,以解决终端客户的需求,以及这对产品意味着什么。工业机械是一个高度竞争的领域,能够引入动态创新,使用软件和数字工具,超出客户的期望。

西门子数字行业软件驱动了转换,使数字企业能够在西门子Xcelerator组合中满足工程,制造和电子设计。Xcelerator是一个全面的,集成的软件和服务组合,构成了一个应用程序开发平台,其加速了数字企业的转换。它解锁了强大的工业网络效应 - 无论行业或公司如何无缝地过渡到创造明天的复杂,高效的机器,这是一种基本要求。


rahul arg.
作者简介:Rahul Garg是工业机械和SMB计划的副总裁。他负责确定和提供重点战略举措和解决方案和全球业务发展。他和他的团队负责确定该行业的关键举措和发展解决方案,同时与行业领先客户密切合作,并为机械行业面临的新和新兴问题提供思考领导。Garg的经验和洞察力来自一项25年的职业生涯,为全球制造业为产品工程和制造创新提供基于软件的解决方案。