Symulacja: Zasoby cyfrowe wielokrotnego użytku Dla tworzenia wartości

To ważne, aby dostosować projekt do wymagań i życzeń klienta, mając dostęp do odpowiednio połączonych ze sobą narzędzi symulacyjnych.

Symulacja zastępuje kosztowne i czasochłonne testy fizyczne. Symulacja pomaga zwiększyć zaufanie do wirtualnej walidacji i weryfikacji wszelkich koncepcji projektowych. Modele symulacyjne stanowiące rdzeń cyfrowego bliźniaka odgrywają kluczową rolę w skracaniu czasu cyklu projektowego. W kontekście cyfrowego bliźniaka symulacja działa jako łącznik koordynacyjny między zachowaniem w świecie rzeczywistym a wirtualnym.

Innym wymiarem symulacji jest konserwacja predykcyjna i ocena niezawodności. Dzięki koncepcji metodologii 6 Sigma poprzez działania symulacyjne można osiągnąć redukcję awarii podczas eksploatacji/serwisu.

 

Symulacja poziomu komponentów & cyfrowy bliźniak:

Symulacja w kontekście poziomu komponentów jest wykonywana głównie w celu sprawdzenia i optymalizacji geometrii i przydatności materiałów dowolnego projektu, z uwzględnieniem fizyki wielu dyscyplin, takich jak mechanika, konstrukcja, termika, elektryka i elektromagnetyzm. Na przykład: w każdym projekcie złącza elektrycznego lub w pistolecie ładującym E-Mobility ważne jest, aby wziąć pod uwagę różne komponenty wraz ze złączami elektrycznymi.

Parametry geometrii i materiałów różnych komponentów są zróżnicowane, jak pokazano na rysunku 01, w celu optymalizacji kosztów, ciężaru, wytrzymałości, żywotności i wydajności na każdym etapie rozwoju produktu.

Rysunek 01, Kontur indukcji elektrycznej |D| [C/m2] dla optymalizacji izolacji wiązek kablowych
Rysunek 02, Kontur symulacji statycznej w celu zrozumienia odkształcenia styku

Symulację komponentów można przeprowadzić w celu sprawdzenia naprężeń lub przemieszczeń przy użyciu statycznej analizy elementów skończonych, jak pokazano na rysunku 02.

 

Przewodnictwo elektryczne generuje ciepło wewnątrz elementów. W celach projektowania pod kątem konwekcyjnego przenoszenia ciepła lub rozpraszania ciepła należy przeprowadzić połączone symulacje termiczne lub termostrukturalne. W zaawansowanych zastosowaniach można symulować specjalne powłoki stosowane na wierzchu styków elektrycznych w celu zminimalizowania zużycia między dwiema stykowymi powierzchniami. Symulacja obejmująca wytwarzanie ciepła i rozpraszanie ciepła jest wykorzystywana do wyprowadzenia parametru obniżenia wartości znamionowych złącza przewodzącego prąd.

W naszych wysoce konkurencyjnych czasach niezawodność jest kolejnym kluczowym aspektem obok jakości produktu. Symulację trwałości i cyklu przylegania można osiągnąć poprzez przetwarzanie końcowe symulacji numerycznej w oparciu o ustalone modele empiryczne z różnych dziedzin. Na przykład: uszkodzenia mechaniczne i zużycie można oszacować za pomocą naprężeń kontaktowych z wyników elementów skończonych. Utrata rezystywności elektrycznej jest obliczana na podstawie modelowania 1D styków elektrycznych. Pomaga to w budowaniu modelu cyklu życia i ocenie niezawodności w powiązaniu z konkretnymi kontaktami. Ten model cyfrowy, w połączeniu z danymi eksploatacyjnymi (warunki obciążenia, warunki środowiskowe, czas pracy itp.), może być wykorzystany jako cyfrowy bliźniak do oszacowania pozostałego okresu użytkowania złącza. Ta specjalna i praktyczna usługa cyfrowa jest bardzo poszukiwaną przez klientów funkcją zapewniającą wysoką przepustowość.

Przykład siatki elementów skończonych sprężyn koronowych pokazano na rysunku 03, który służy do określenia krytycznego położenia elementów siatki i dopuszczalnych odkształceń przed zaprojektowaniem wtyku stykowego.

Rysunek 03, Siatka elementów skończonych sprężyny koronowej stosowanej w ładowarkach e-mobilności

Oprócz klasycznego wykorzystania symulacji, popularne stają się zbywalne zasoby cyfrowe w ramach standardowej powłoki administracyjnej aktywów (AAS). Klienci oczekują równoważnych modeli cyfrowych bliźniaków, które są replikacją pod względem geometrycznym, funkcjonalnym i behawioralnym do rzeczywistego zasobu.

 

Wnioski

Modele symulacyjne o wysokim stopniu wierności są mózgami cyfrowych bliźniaków. Skalowalne, modułowe cyfrowe bliźniaki pomagają wszystkim interesariuszom wykonywać swoje obowiązki w całym cyklu życia produktu. Symulacja, a co za tym idzie cyfrowe bliźniaki, wysuwają się na pierwszy plan w projektowaniu, rozwoju, produkcji i eksploatacji. Wkrótce decyzje dotyczące kompatybilności i kupowania/nie kupowania będą podejmowane na podstawie cyfrowych bliźniaków przed faktycznym wypróbowaniem fizycznych produktów.