Asettakaamme, että opiskelija haluaa hankkia kannettavan tietokoneen koulua varten ja käyttää sitä FEA- tai CFD-simulointiin. Tätä kirjoitettaessa tyypillisessä ”suorituskykyisessä” kannettavassa tietokoneessa on neljä ydintä (eli ”neliytiminen” prosessori) ja 8 Gt RAM-muistia. Vertailun vuoksi SimScale tarjoaa käyttäjille 32 ydintä ja 60 Gt RAM-muistia. Se on noin kahdeksan kertaa enemmän laskentatehoa. Ilmaiseksi.
Toisaalta monissa kouluissa on tietokoneluokkia, joissa on suorituskykyisiä koneita, jotka on viritetty erityisesti analyyttiseen laskentaan. Valitettavasti nämä laboratoriot eivät ole tehokkaita hallitsemaan opiskelijoiden toiminnan ”nousua ja laskua”. Ne ovat joko tyhjiä tai täynnä. Lisäksi opiskelijoilla ei ole aikaa mennä tietokoneluokkaan. SimScalen avulla opiskelijat voivat simuloida missä tahansa kampuksella tai jopa radalla.
Voidaksemme saada käsityksen siitä, kuinka paljon laskentatehoa simulointiin tarvitaan, tässä on FSAE-auton takasiiven CFD-analyysi. Se on leikattu kahtia symmetrian hyödyntämiseksi, ja sen ruudukkokoko on noin 3 miljoonaa elementtiä. SimScale-ohjelmalla tämän analyysin ratkaiseminen kesti vain 19 minuuttia. Mitähän virtaus koko ajoneuvon yli olisi? Odotettavissa on yli 10 miljoonan elementin ruudukkokoko. Tavallinen kannettava tietokone ei pystyisi käsittelemään tämäntyyppistä simulointia, mutta SimScalessa se ratkeaisi noin tunnissa.
Harkitut insinöörit eivät myöskään koskaan tee vain yhtä analyysia, vaan he tekevät useita analyysejä jatkaessaan suunnittelun optimointia edellisen simuloinnin tulosten perusteella. Strategia on yksinkertainen – mitä enemmän simulaatioita teet, sitä enemmän opit suunnittelustasi ja sitä parempi suunnittelustasi tulee. Todellisessa maailmassa ammattisuunnittelijat simuloivat niin paljon kuin mahdollista. Insinöörityö on tietopeliä.
Formula Student Simulation Mitä simuloida ja mihin ei kannata tuhlata aikaa
Tämä on itse asiassa helpompaa kuin voisi luulla. FEA ja CFD ”ansaitsevat palkkansa” simuloimalla monimutkaisia 3D-malleja. Jos työstämäsi ei ole monimutkainen 3D-suunnittelu, harkitse vakavasti taulukkolaskennan tai käsinlaskujen käyttämistä simulointiohjelmiston sijaan. Esimerkiksi avaruusrunkoalustan teräsputket tai jousituksen ”A-tukivarsi” toimivat kahden voiman jäseninä. Näin ollen jännitykset voidaan helposti ennustaa yksinkertaisilla taulukkolaskelmilla. Sama pätee myös laitteiston mitoitukseen. FEA:n suorittamisesta ruuviliitokselle on tyypillisesti vain vähän tai ei lainkaan hyötyä, sillä kitkan tarkan mallintamisen yrittämisen kustannus-hyötysuhde on liian suuri.
Pyöräpysty on kuitenkin loistava sovellus FEA:lle. Miksi? Se palvelee useita tarkoituksia, kuten pyöränlaakerin paikallaan pitämistä, kuormien siirtämistä jousitukseen ja jarrusatuloiden tukemista. Tämän seurauksena tällä osalla on monimutkainen muoto, jossa on useita kuormitusreittejä. Koska pyöränpysty sijaitsee ”jousitetun alustan” ulkopuolella, on ratkaisevan tärkeää minimoida sen massa, jotta jousituksen suorituskykyä voidaan parantaa. Tarvitaan täydellinen tasapaino suorituskyvyn ja luotettavuuden välillä, ja FEA-ohjelmisto on täydellinen työkalu suunnittelijan avuksi. Sama pätee myös muihin monimutkaisiin ja voimakkaasti kuormitettuihin komponentteihin jousituksessa, poljinkokoonpanossa ja voimansiirrossa.
Ei koskaan saa unohtaa
Yksi asia, joka ei todellakaan ole muuttunut viimeisten 15 vuoden aikana, on se tosiasia, että monet Formula SAE- ja Formula Student -tiimit unohtavat kirjoittaa asioita ylös. Hullussa kiireessä saada auto valmiiksi ja kilpailuun osallistumisen jännityksessä kriittiset suunnitteludokumentit ja testitiedot katoavat. Dokumentointi on niin tärkeä osa suunnittelua, että monilla yrityksillä on virallisia suunnitteluprosesseja, joissa keskitytään nimenomaan siihen. SimScalen suurin etu on se, että kaikki dokumentoidaan automaattisesti sitä mukaa, kun teet sitä. Kun uudet jäsenet liittyvät tiimiin, he voivat yksinkertaisesti käyttää kaikkia olemassa olevia FEA- ja CFD-analyysejä, jotka ovat SimScalessa. Kaikki geometria, reunaehdot ja tulokset ovat käden ulottuvilla. SimScalessa projekteja voi kommentoida, mikä mahdollistaa helpon ja suoran viestinnän tiimitovereiden kesken. Tämä tekee raporttien kirjoittamisesta ja suunnitteluesitysten laatimisesta nopeaa ja helppoa, ja käytettävissä on aina uusimmat tiedot. Näin myös uudet tulokkaat voivat kiivetä nopeasti oppimiskäyrää pitkin, jotta he voivat heti tuoda lisäarvoa tiimille.
SimScale-verkkopohjainen FEA- ja CFD-alusta soveltuu erinomaisesti Formula SAE- ja Formula Student -tiimeille, koska sillä on vapaa pääsy valtavaan laskentatehoon, laaja ammattilaisyhteisö ja alan johtavat yhteistyövälineet. Jos haluat oppia siitä lisää, katso tallenne webinaaristani, jossa kerron, miten Formula SAE- tai Formula Student -suunnitelmia optimoidaan SimScalen avulla. Kehotan sinua myös lukemaan tämän blogikirjoituksen: Kuinka optimoida polttoainesäiliö moottoriurheilussa?
Bostonissa, Yhdysvalloissa sijaitseva Fastway Engineering tarjoaa innovatiivisia projektipohjaisia opetussuunnitelmia monenlaisissa CAD- ja CAE-sovelluksissa. Agnostisen lähestymistavan ansiosta kouluttajan johtamassa, verkkopohjaisessa koulutuksessa keskitytään vähemmän siihen, MITÄ, ja enemmän siihen, MITEN ja MIKSI. Luokkakeskustelut kattavat laajan valikoiman aiheita teoriasta ja kokeiluista strategiaan ja ajanhallintaan.
Olepa kyseessä sitten täysi luokkahuone tai yksilökoulutus, paikan päällä tai verkossa, Fastway Engineering opettaa suunnittelijoille, miten heistä tulee parempia päätöksentekijöitä. Fastway Engineering yhdistää parhaat käytännöt ja uusimmat ohjelmistot tekemällä yhteistyötä suoraan CAD- ja CAE-ohjelmistoyritysten, korkeakoulujen ja teollisuuden kanssa. Fastway Engineering on erikoistunut räätälöityjen koulutusratkaisujen luomiseen asiakkaille ja tekee myös suunnittelu- ja analyysiprojekteja. Tee yhteistyötä heidän kanssaan täyttämällä lomake täällä.
Tutustu pilvipohjaisen simuloinnin etuihin luomalla ilmainen tili SimScale-pilvipohjaiselle alustalle, luottokorttia ei tarvita.