De sterkte en duurzaamheid van apparatuur simuleren

Het ontwerp en de fabricage van industriële apparatuur is een grote uitdaging voor mechanische ingenieurs, aangezien dergelijke apparatuur extreem groot en zwaar is en moet vaak onder zware belasting en lange bedrijfscycli werken. Als het faalt, is het niet alleen duur, maar kan het ook gevaarlijk zijn voor operators. Daarom is het van cruciaal belang dat ingenieurs ervoor kunnen zorgen dat industriële apparatuur betrouwbaar zal presteren voordat deze wordt vervaardigd.

Simulatie zorgt ervoor dat industriële apparatuur virtueel kan worden gemodelleerd en getest voordat deze wordt vervaardigd en in de echte wereld wordt gebruikt. De simulatietools van SIMULIA stellen fabrikanten en ingenieurs van industriële apparatuur in staat om de veiligheid en effectiviteit van deze machines in de pre-productiefase te waarborgen, waardoor de ontwikkelingstijd en -kosten worden verminderd.

Klanten die Dassault Systèmes-tools gebruiken, hebben een snelheidstoename van 10% en 40% gezien bij het opzetten van simulatiemodellen en hebben ook geconstateerd dat het bijwerken van de simulatie na een ontwerpwijziging tot 10 keer sneller is.

Wat voor soort situaties testen deze gebruikers in hun simulaties? Een veelvoorkomend probleem is lasmoeheid, die vaak wordt veroorzaakt door trillingen en kan voorkomen in meerdere soorten industriële apparatuur. SIMULIA-software kan de vermoeiingslevensduur van lasverbindingen analyseren door gebruik te maken van trillingsbelastingen uit simulatie- of testgegevens. Een andere workflow die SIMULIA-software biedt, is inductieharden, waarmee de hardheid van materialen op een selectieve en gecontroleerde manier wordt verhoogd. Om dit proces te simuleren moeten drie verschillende fysica worden gemodelleerd die sterk gekoppeld zijn:elektromagnetisch, om de geïnduceerde stroom en Joule-verliezen te simuleren; thermisch, om te berekenen hoe elektrische vermogensverliezen het metaal opwarmen; en structureel, om de transformatie van materiaal te modelleren en restspanningen te berekenen.

Een ander proces dat kan worden gesimuleerd is shot peening, dat vaak wordt gebruikt om componenten zoals krukassen en turbinebladen vorm te geven en te versterken. Simulatie kan worden gebruikt om de prestaties van het shot peening-proces te beoordelen en om te verifiëren dat de doelstellingen voor de levensduur van vermoeidheid kunnen worden gehaald. Dit zijn slechts enkele van de workflows die SIMULIA kan modelleren.

Sectoren die kunnen profiteren van deze en andere SIMULIA-workflows zijn onder meer industriële machines, zware mobiele apparatuur, turbomachines en aandrijflijnen. Deze industrieën zien veranderingen als gevolg van nieuwe slimme productiemethoden, die meer geavanceerde machines vereisen. Exploitanten van industriële apparatuur eisen ook aangepaste apparatuur die is afgestemd op hun persoonlijke vereisten, wat een andere uitdaging vormt voor de fabrikanten van deze apparatuur.

Fabrikanten van industriële apparatuur moeten snel en slim werken om de kosten laag te houden en kwalitatief hoogwaardige, betrouwbare apparatuur op tijd te leveren, terwijl ze omgaan met toename van productvarianten, apparatuurcombinaties en ontwerpconcepten. Simulatie stelt hen in staat om het aantal benodigde prototypes te verminderen, terwijl ze de structurele integriteit en vermoeidheid over de hele levenscyclus van de apparatuur snel analyseren, en de prestaties ervan modelleren in een uitdagende praktijkomgeving zoals een bouwplaats of mijn.