Poznajcie FEMAP, zaawansowane narzędzie do analiz MES

W niniejszym opracowaniu chciałbym przybliżyć system do obliczeń wytrzymałościowych Femap.

W celu zwiększenia jakości produktów oraz konkurencyjności firma GM System oferuje swoim klientom program do analiz swoich konstrukcji metodą elementów skończonych MES. Dzięki obliczeniom, użytkownik bardzo szybko dostaje informację odnośnie wytrzymałości konstrukcji. Właśnie dzięki szybkiemu sprawdzeniu konstrukcji inżynier może dobrać optymalny kształt konstrukcji, aby przy minimalizowaniu masy jednocześnie zwiększyć bezpieczeństwo. Mając możliwość analiz różnych wariantów swoich modeli – zarówno różne warianty geometryczne, różne warianty obciążeń oraz utwierdzeń jak i różne właściwości materiałów, może dobrać najbardziej odpowiednie parametry do konstrukcji urządzenia. Dzięki temu bardzo minimalizuje sie czas poświęcony na tworzenie i testowanie prototypów.

Femap - system do zaawansowanych obliczeń MES

1. Łatwość obsługi

Femap został stworzony przez inżynierów dla inżynierów. Cel jaki im przyświecał do prostota i szybkość obsługi tak, aby użytkownik bez dużego doświadczenia pracy w programach typu MES szybko mógł przejść do obliczeń własnych konstrukcji. Dzięki temu krzywa szkolenia jest bardzo krótka, a firmy posiadające Femap szybko uzyskują zwrot z inwestycji. Intuicyjny interfejs który można dowolnie zmodyfikować do własnych potrzeb ułatwia przystosowanie go do przyzwyczajeń użytkownika.

Femap - system do zaawansowanych obliczeń MES

2. Proste przygotowanie modelu

Początkowo Femap został stworzony jako Pre i PostProcesor. Obecnie Femap jest oferowany wraz z bardzo wydajnym solverem NX Nastran co powoduje, że mamy do czynienia z niezwykle wydajnym (moc obliczeń solvera NX Nastran) i uniwersalnym (wydajne narzędzia Pre i PostProcesing) programem do kompleksowego sprawdzenia konstrukcji. Femap umożliwia analizowanie geometrii pochodzącej bezpośrednio z Solid Edge jak i bezpośrednio z innych programów CAD. W ramach przygotowania modelu do obliczeń, użytkownik ma do dyspozycji doskonałe narzędzia do upraszczania geometrii, czyszczenia jej z niewygodnych dla tworzenia siatki krawędzi, punktów, małych lic itd. Niezwykle wydajne i proste w obsłudze narzędzia do automatycznego zamienienia geometrii 3D na elementy powierzchniowe. Elementy powierzchniowe mają zapamiętane atrybuty grubości, które łatwo zmienić i sprawdzić konstrukcje z innymi parametrami. Niezależnie od tego czy geometria pochodzi z natywnego programu CAD czy z formatów uniwersalnych (STEP, IGES, SAT, X_T itd.) program kontroluje i informuje użytkownika czy geometria została zmodyfikowana, dzięki temu zwiększa to wydajność pracy i ogranicza możliwość pomyłki, że zostanie przeliczona nieaktualna wersja projektu.

Przygotowanie modelu do obliczeń w systemie Femap

Budowa modelu obliczeniowego, od wczytania geometrii przez definiowanie warunków brzegowych, aż po analizę i wyniki jest dostępna z poziomu drzewka modelu. Użytkownik zaznaczając poszczególne pozycje może podejrzeć wprowadzone wartości i je zmodyfikować w dowolnym momencie.

Przygotowanie modelu do analiz inżynierskich w systemie Femap

3. Doskonałe narzędzia do tworzenia i modyfikacji siatki

Przygotowując model obliczeniowy mamy do dyspozycji świetne narzędzia do tworzenia siatki elementów skończonych. Inżynierowie odpowiedzialni za tworzenie i rozwój Femap postawili sobie za główny cel: „Stworzyć narzędzia do tworzenia siatki elementów skończonych takie, aby użytkownik za pierwszym razem otrzymał optymalną do obliczeń siatkę„. I jak widać udało im się to zadanie znakomicie. Od wersji Femap 10.0 mamy do dyspozycji narzędzie Meshing Toolbox, dzięki któremu możemy modyfikować geometrie w dowolnym momencie bez potrzeby usuwania poprzedniej siatki. Inżynierowie z Siemens doskonale zdają sobie sprawę, że czasami użytkownik musi zmienić parametry modelu (zmiany geometrii, zmiana gęstości siatki, itd.) a to w niektórych przypadkach komplikowało i wydłużało proces przygotowania modelu. W związku z tym, drugą lub można powiedzieć równorzędną zasadę przyjętą przez ludzi odpowiedzialnych za Femap: „Wyeliminować proces przygotowania geometrii i tworzenia od nowa siatki, w przypadku kiedy należy zmienić lub zmodyfikować modelu dyskretny”. Wygląda to w ten sposób, że możemy modyfikować wielkość siatki bezpośrednio na posiatkowanym modelu.

Narzędzia do tworzenia i modyfikacji siatki w FemapNarzędzia do tworzenia i modyfikacji siatki w Femap

4. Moc obliczeń w solverze NX Nastran

Femap wraz z solverem NX Nastran oferuje niezwykłą moc obliczeniową. Historia powstania solvera Nastran sięga aż roku 1964, gdzie inżynierowie z NASA używali go do zaprojektowania i stworzenia rakiety Saturn V. Po sukcesach jakie osiągnęli, tak doskonały solver został szybko przyjęty i doceniony na rynku konsumenckim. Do dziś jest rozwijany i ceniony na całym świecie za szybkość i dokładność obliczeń.

Solver NX Nastran obejmuje następujące zagadnienia:

  • Statyka

Analizy statyczne w Femap

  • Drgania

Analiza drgań w Femap

  • Analizy nieliniowe

Analizy nieliniowe w Femap

  • Obliczenia Areoelastic

Obliczenia Areoelastic w Femap

  • Superelementy

Superelementy w Femap

  • Optymalizacja

Optymalizacja modelu do analiz w systemie Femap

  • Termika

Analizy termiczne w Femap

  • Przepływy

Analizy przepływów w systemie Femap

5. Świetny postprocesing

Mając policzony model potrzebujemy jeszcze zinterpretować wyniki i stworzyć raport. Do tego celu mamy wyśmienite narzędzia dzięki, którym pokażemy to co jest dla nas istotne w dokładnie taki sposób jaki, aby czytający raport nikt nie miał wątpliwości co do odczytania wartości. Oprócz oczywistych narzędzi jak wyświetlanie palet kolorów, odkształceń, wykresów, animacji mamy do dyspozycji tworzenie przekrojów, „naklejanie” tensorów, połączenie z Excelem i wiele innych. W ostatnich wersjach Femap Postprocesing został przebudowany w taki sposób, że wszystkie funkcje zostały zgrupowane w jednym miejscu co znacznie przyśpiesza pracę i ułatwia zmianę wyświetlanych zakresów. Nie można zapomnieć, że wyniki można również przedstawić jako modele 3D w formacie JT. Format JT jest dostępny w darmowych przeglądarkach oraz umożliwia osadzenie policzonego modelu np. w MS Word lub PowerPoint, co doskonale się sprawdza przy prezentowaniu wyników.

6. Doceniony przez klientów

Klienci na całym świecie docenili łatwość i prostotę obsługi Femap z niezwykle mocnym i wydajnym solverem NX Nastran.

Poniżej klika wdrożeń:

  • Quartus – Consultants – SpaceShipOne Analysis

Chris Flanigan – Quartus Engineering:

Prawdziwą wartość symulacji numerycznych w przemyśle kosmicznym można ocenić po tym co mogliśmy zrobić bez niej a tym co możemy zrobić wykorzystując ją. Typowy program był planowany na ok. 5 lat teraz jesteśmy gotowi w 2 lata lub nawet rok. W mojej opinii, Femap jest jednym z lepszych rozwiązań na rynku i jest bardzo prosty w użyciu

  • Evektor-Aerotechnik – Aircraft Manufacturer

Milan Bureš – structural engineer:

Możliwości Femapa są większe od droższych pre- i postprocessorów, Femap rzeczywiście nie ma żadnej konkurencji i jesteśmy całkowicie zadowoleni z jego możliwości.

  • Cideon Engineering – Railway Transport

Thomas Labedzki – CAE Engineer:

Nadzwyczajna wizualizacja wyników analizy w Femapie jest jednym z powodów jego stosowania.

  • Quest Aircraft – Aircraft Manufacturer

Brenton Ellis – design engineer:

Sądzę, że najlepsze w Femapie jest to, że jest tak prosty w użyciu. Stosując analizy Femap byliśmy w stanie uzyskać te same informacje czterokrotnie szybciej niż z testów fizycznych.

  • Pagnotta Engineering – Consultants – Space, Flight and Aircraft Hardware

Mike Pagnotta – President:

Femap jest używany przez wszystkich w NASA. Przekonali się jak jest to komfortowe i potężne narzędzie.

Liniowa i nieliniowa analiza MES