Несколько лет назад мне посчастливилось работать в группе, которая разработала измеритель мощности для шоссейного велосипеда и довела проект до внедрения в профессиональной гоночной команде. Это было очень приятным достижением для такого завзятого «шоссера», как я. Метод конечных элементов (МКЭ) был неотъемлемой составляющей успеха нашего продукта и полученная с его помощью информация привела к значительным изменениям в механической части проекта. Можно с уверенностью сказать, что я полюбил численное моделирование.
Сейчас передо мной стоит новый вызов – я активно использую МКЭ для разработки новых высокотехнологичных конструкционных композиционных материалов. В этой сфере наблюдается тенденция к уходу от затратного по времени и средствам итерационного пути создания и испытания реальных образцов в сторону численного моделирования, которое позволяет быстро создать виртуальный прототип изделия в самом начале цикла проектирования. Вопрос экспериментальной проверки модели по-прежнему является крайне важным, однако при использовании нового подхода роль этого этапа ограничивается проверкой наиболее удачных разработок, которые хорошо исследованы с помощью МКЭ.
Мне нравятся техничные и творческие аспекты в разработке проектов и МКЭ предоставляет несравнимые возможности понимания и прогноза поведения изделия. Я считаю, что МКЭ позволяет осуществлять инновации.
Я осознал всю мощь и инновационность МКЭ, когда поступил на программу подготовки магистров инженерии (master of engineering) Мадридского политехнического университета (UPM - Universidad Politécnica de Madrid) по специальности «Численное моделирование в ANSYS». UPM является ведущим техническим университетом Испании с глубокими корнями и территорией с историческими зданиями. В рамках программы подготовки магистров, на которую я поступил, проводится двухлетнее онлайн-обучение на английском языке в объеме 70 кредитов ECTS по двум направлениям: «расчёт на прочность» и «гидродинамика».
Я провел целый год, оценивая преимущества программы UPM в сравнении другими программами, акцентированными на численном моделировании. Я взвесил множество факторов и выбрал Мадридский политехнический университет. И я ни разу не пожалел об этом решении.
Моей главной целью было понять основы МКЭ, чтобы я мог компетентно применять его в практической инженерной деятельности. Теоретическая часть программы подготовки полностью составлена преподавателями UPM и не завязана на какое-то конкретного программное обеспечение. Сейчас идет третий семестр моего обучения, и я очень доволен наполнением курсов.
Мне понравились задачи на написание простейшего кода для овладения основными принципами работы МКЭ. Как по мне, то работа с функциями формы, работа с изопараметрическими конечными элементами и численным интегрированием с использованием квадратур Гаусса – это действительно здорово! На макроуровне мне понравилась задача о расчёте велосипедной рамы.
Помимо получения удовольствия от решения задач, я считаю, что знание происходящего в «черном ящике» МКЭ-программ позволяет избегать работы по принципу «мусор на входе, мусор на выходе» (GIGO - “garbage in, garbage out”). Так что, техническая подготовка является весомым преимуществом. Кроме того, в учебной программе хорошо увязаны теория и практика, что позволяет мне сразу применять полученные навыки на текущей работе. К примеру, после прохождения расширенного курса по нелинейным расчётам (Advanced Nonlinearities) я смог откалибровать модель ползучести полиэтилена.
Я работаю над исправлением расхождения одной из кривых с экспериментальными данными. Однако и на данном этапе поведение модели можно признать удовлетворительным, учитывая, что в ней учтено нелинейное влияние стольких факторов: время, температура, уровень напряжений, и это все в области больших деформаций!
В текущем семестре по программе UPM я изучаю динамические расчёты. Недавно было занятие по гармоническим расчётам с учётом вязкого демпфирования. Этот вопрос тоже тесно связан с моей работой.
Сведения об авторе.
Источник: http://www.ansys-blog.com/learning-numerical-simulation-online
Автор: Ryan Schultz