Mô phỏng va chạm và động lực học phi tuyến với Ansys

Các kỹ sư sẽ được hưởng rất nhiều lợi ích từ việc Ansys mua lại Công ty Cổ phần Công nghệ Phần mềm Livermore (LSTC) gần đây. Những lợi ích này xoay quanh việc tích hợp các công nghệ mô phỏng tuyến tính và phi tuyến. Ví dụ, các kỹ sư có thể sử dụng Ansys Mechanical để nghiên cứu các biến dạng tuyến tính xảy ra theo các bước thời gian lớn. Mặt khác, LS-DYNA có thể xử lý các biến dạng phi tuyến xảy ra trong mili giây. Kết hợp các nghiên cứu này có nhiều ứng dụng khác nhau trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, sản xuất, điện tử và quốc phòng.

Nhu cầu sử dụng cả hai công nghệ với khả năng bổ sung dẫn đến quan hệ đối tác kéo dài hàng thập kỷ và sự tích hợp Ansys LS-DYNA và nền tảng Ansys Workbench. Với viêc mua lại này, người dùng sẽ thấy sự tích hợp này được mở rộng hơn.

Người dùng LS-DYNA sẽ được tăng khả năng truy cập và tương thích danh mục công nghệ mô phỏng kỹ thuật phổ biến của Ansys. Họ cũng sẽ có quyền truy cập vào:

• LS-OPT – tối ưu hóa thiết kế và phân tích xác suất.
• LS-PrePost – có các tiến trình tiền và hậu xử lý.
• LS-TaSC – tối ưu hóa cấu trúc liên kết và hình dạng.
• LSTC Models – gồm hình hộm, rào chắn và lốp xe cho thử nghiệm va chạm.

Trong khi đó, người dùng Ansys sẽ được hưởng lợi từ các khả năng mới trong động lực học phi tuyến, tích phân thời gian tường minh (explicit) và đa trường vật lý. Họ sẽ có thể nghiên cứu các sự kiện trong đó đối tượng chịu tải cao trong thời gian ngắn.

Động lực học phi tuyến là gì?

Khi nghiên cứu động lực học tuyến tính, các lực cơ học thường được xác định bằng mức độ biến dạng của một vật thể. Trong trường hợp này, định luật Hooke phát biểu rằng: lực tương đương với biến dạng nhân với hằng số phụ thuộc vật liệu.

Định luật Hooke không chỉ mô hình hóa các lò xo, nó là nguyên mẫu cho tất cả các mô hình mô phỏng cơ học tuyến tính.

Sự va chạm không thể mô phỏng bằng cách sử dụng các phương trình tuyến tính, bởi vì các biến dạng được giữ nguyên sau khi gỡ lực tác dụng. Do đó, nó là một hệ phi tuyến

Tuy nhiên, một giả định trong định luật Hooke rằng mọi thứ trở lại hình dạng ban đầu – có nghĩa nó không thể mô hình hóa mọi trường hợp kết cấu. Ví dụ, nó không thể mô hình hóa các biến dạng dẻo.

Động lực học phi tuyến nghiên cứu các hệ hoạt động theo cách không thể đơn giản hóa thành một phương trình tuyến tính. Ví dụ bao gồm cao su (trải qua tính đàn hồi phi tuyến) và mô phỏng va chạm (trong đó thiệt hại vẫn còn sau khi lực tác động được loại bỏ).

Động lực học phi tuyến tính toán sử dụng các bước thời gian tường minh (explicit time steps). Với thời gian tường minh, các lực được xác định tại từng thời điểm dựa trên trạng thái của hệ ở bước trước đó. Các lực này sau đó được sử dụng để xác định bước tiếp theo của hệ.

Mô phỏng động lực học phi tuyến như thế nào?

LS-DYNA chuyên về động lực học phi tuyến như va chạm, dập kim loại, động đất, nổ. Những loại mô phỏng này được sử dụng trong thiết kế ô tô, máy bay, tàu vũ trụ, dây chuyền sản xuất, thiết bị điện tử và quốc phòng.

Sử dụng LS-DYNA, các kỹ sư có thể đánh giá nhiều bài toán động lực học phi tuyến như sự hạ cánh của tàu vũ trụ Orion

LS-DYNA cũng có thể nghiên cứu mô phỏng đa vật lý, đa tỉ lệ và nhiều bước. Điều này có nghĩa là các kỹ sư có thể giải quyết các bài toán nhỏ (sử dụng máy tính để bàn) hoặc các bài toán phức tạp (sử dụng hàng nghìn bộ xử lý trên máy chủ).

Đối với khả năng mô hình hóa các vật lý khác nhau của LS-DYNA, các khả năng bao gồm:

• Động lực học chất lưu ( CFD

  Computational Fluid Dynamics (CFD) - Tính toán động lực học chất lưu (chất lỏng, chất khí), là một nhánh của cơ học chất lưu sử dụng phân tích số và cấu trúc dữ liệu để phân tích và giải quyết các vấn đề liên quan đến dòng chất lưu.

  Ansys Fluent và Ansys CFX là hai trong số các phần mềm mô phỏng CFD hàng đầu thế giới của hãng Ansys.

  )
• Dòng chảy hạt
• Điện từ
• Tương tác Chất lưu – Kết cấu ( FSI

  Fluid-Structure Interaction (FSI) - nghiên cứu đa vật lý (Multiphysics) về cách chất lỏng và kết cấu tương tác với nhau.

  Dòng chất lỏng có thể tạo áp suất và/hoặc tải nhiệt lên kết cấu. Những tải trọng này có thể gây ra biến dạng kết cấu trúc đáng kể để thay đổi dòng chất lỏng.

  Với mô phỏng Ansys, bạn có thể hiểu sâu hơn về các hiện tượng FSI xảy ra với sản phẩm của mình để đảm bảo an toàn, độ tin cậy và tuổi thọ.

  )
• Độ ồn, rung và xóc ( NVH

  Noise, Vibration, and Harshness (NVH) - còn được gọi là tiếng ồn và độ rung, là nghiên cứu và sửa đổi các đặc điểm tiếng ồn và độ rung của các phương tiện, đặc biệt là ô tô và xe tải. Viết tắt là NVH hay N&V.

  Noise là tiếng ồn hay âm thanh không mong muốn. Tiếng ồn âm thanh là năng lượng truyền vào không khí gây ra nhiễu âm thanh. Có thể sử dụng các công cụ như lập bản đồ cường độ âm thanh và tách tiếng ồn đốt cháy/ cơ học để xác định phương pháp giảm tiếng ồn tốt nhất.

  Vibration là rung động gây ra tiếng ồn và sự xáo trộn. Rung động thường được quan tâm do các tác động vật lý có thể gây ra xáo trộn cho con người, gián đoạn hệ thống điện và sự cố hoặc sự cố trong hệ thống cơ khí. Máy lắc và bộ điều khiển là các kỹ thuật được sử dụng để kiểm tra các vấn đề rung động.

  Harshness thường được sử dụng để mô tả mức độ nghiêm trọng và khó chịu liên quan đến cả rung động và tiếng ồn. Nó là một hệ thống định tính dựa trên các đặc tính mong muốn hơn là dựa trên các phép đo có thể định lượng được, là sự đánh giá chủ quan.

   

  )
• Truyền nhiệt
• Hình thành vết nứt và phá hủy
• Vật liệu tổng hợp (composite)

LS-DYNA có rất nhiều tính năng, vì vậy việc lựa chọn các tham số phù hợp để thiết lập bài toán có thể phức tạp. Workbench tự động hóa quá trình này để người dùng có thể hưởng lợi từ các tính năng mạnh mẽ của LS-DYNA mà không phải lo lắng về các chi tiết. Quyền truy cập này cho phép các kỹ sư làm việc hiệu quả hơn với mô phỏng động lực học phi tuyến.

Sự phổ biến của mô phỏng sự cố có thể mở rộng các công nghệ mô hình hóa khác

Ví dụ, Ansys đã thể hiện cam kết lớn với thị trường ô tô với xe tự hành, điện khí hóa, khí động học, NVH

Noise, Vibration, and Harshness (NVH) - còn được gọi là tiếng ồn và độ rung, là nghiên cứu và sửa đổi các đặc điểm tiếng ồn và độ rung của các phương tiện, đặc biệt là ô tô và xe tải. Viết tắt là NVH hay N&V.

Noise là tiếng ồn hay âm thanh không mong muốn. Tiếng ồn âm thanh là năng lượng truyền vào không khí gây ra nhiễu âm thanh. Có thể sử dụng các công cụ như lập bản đồ cường độ âm thanh và tách tiếng ồn đốt cháy/ cơ học để xác định phương pháp giảm tiếng ồn tốt nhất.

Vibration là rung động gây ra tiếng ồn và sự xáo trộn. Rung động thường được quan tâm do các tác động vật lý có thể gây ra xáo trộn cho con người, gián đoạn hệ thống điện và sự cố hoặc sự cố trong hệ thống cơ khí. Máy lắc và bộ điều khiển là các kỹ thuật được sử dụng để kiểm tra các vấn đề rung động.

Harshness thường được sử dụng để mô tả mức độ nghiêm trọng và khó chịu liên quan đến cả rung động và tiếng ồn. Nó là một hệ thống định tính dựa trên các đặc tính mong muốn hơn là dựa trên các phép đo có thể định lượng được, là sự đánh giá chủ quan.

 

, phần mềm nhúng và các công nghệ khác.

Việc thêm mô phỏng va chạm ô tô vào dòng sản phẩm này sẽ thu hút người dùng các công nghệ mô phỏng liền kề, vì vậy họ hoàn toàn có thể tối ưu hóa sản phẩm của mình trong một danh mục phần mềm.

Tìm hiểu thêm về Ansys LS-DYNA