- Přehledy IS
- APS (20)
- BPM - procesní řízení (22)
- Cloud computing (IaaS) (10)
- Cloud computing (SaaS) (33)
- CRM (51)
- DMS/ECM - správa dokumentů (20)
- EAM (17)
- Ekonomické systémy (68)
- ERP (77)
- HRM (27)
- ITSM (6)
- MES (32)
- Řízení výroby (36)
- WMS (29)
- Dodavatelé IT slueb a řeení
- Datová centra (25)
- Dodavatelé CAD/CAM/PLM/BIM... (39)
- Dodavatelé CRM (33)
- Dodavatelé DW-BI (50)
- Dodavatelé ERP (71)
- Informační bezpečnost (50)
- IT řeení pro logistiku (45)
- IT řeení pro stavebnictví (26)
- Řeení pro veřejný a státní sektor (27)
ERP systémy
CRM systémy
Plánování a řízení výroby
AI a Business Intelligence
DMS/ECM - Správa dokumentů
HRM/HCM - Řízení lidských zdrojů
EAM/CMMS - Správa majetku a údrby
Účetní a ekonomické systémy
ITSM (ITIL) - Řízení IT
Cloud a virtualizace IT
IT Security
Logistika, řízení skladů, WMS
IT právo
GIS - geografické informační systémy
Projektové řízení
Trendy ICT
E-commerce B2B/B2C
CAD/CAM/CAE/PLM/3D tisk![]() | |
| Přihlaste se k odběru newsletteru SystemNEWS, který kadý týden přináí výběr článků z oblasti podnikové informatiky | |
![]() | |
Explicitní řeič pro strukturální analýzy?
Mechanika je klíčovou oblastí při řeení mnoha různých technických problémů, a u se jedná o vývoj nových produktů, optimalizaci existujících systémů, nebo simulujeme chování při extrémních podmínkách. Pro řeení těchto problémů se nejběněji pouívají implicitní řeiče, které jsou v lineární podobě často součástí i běných CAD systémů. Tyto řeiče pracují na principu implicitního numerického řeení diferenciálních rovnic a jsou vynikající předevím pro řeení statických úloh. Vhodné jsou i pro řeení nelineárního chování kontaktů nebo materiálů.

Avak implicitní řeiče mohou být někdy problematické kvůli své sloitosti a náročnosti na výpočetní zdroje. Tyto řeiče vyadují, předevím pro nelineární problémy, pečlivé nastavení vstupních parametrů a mohou mít tendenci při výpočtu nekonvergovat.
Na druhé straně, explicitní řeiče mechaniky fungují na principu explicitního numerického řeení diferenciálních rovnic v nich se vyskytuje i časová sloka a poskytují jednoduí a robustnějí řeení. Tyto řeiče umoňují řeit problémy s vysokou rychlostí a přesností, ani by bylo nutné nastavovat sloité parametry výpočtu. Navíc jsou explicitní řeiče vhodné pro řeení problémů s rychlými změnami stavu, jako jsou například kolize a deformace.
Implicitní a explicitní řeiče mechaniky poskytují kadý jiné výhody a nevýhody a hodí se k řeení jiných mechanických úloh. Proto je důleité před simulací zváit pouití obou typů řeičů, aby bylo moné dosáhnout co nejlepího výsledku. Úvaha by měla brát v potaz specifické potřeby daného projektu a volba by měla být zaloena na kombinaci rychlosti, přesnosti a schopnosti řeit sloité úlohy. Je důleité si uvědomit, e implicitní a explicitní řeiče nejsou vzájemně se vylučující, a mohou být k dosaení nejlepích výsledků pouity i společně.


Výběr správného typu analýzy je někdy proveden nesprávně z důvodu nedostatečných znalostí o zkoumaném problému. Často se zvolí jednoduí řeení řeitele a zanedbá se sloitost situace. Například se chybně zvolí lineární analýza, kdy problém vyaduje úvahy o plasticitě.
Jaký řeič tedy kdy volit?
Nejprve je potřeba si uvědomit, zda je úloha časově závislá, či nezávislá. Pokud je vliv zrychlení v úloze významný a nelze jej zanedbat, označujeme problémy jako časově závislé. Například při pádové zkouce, kdy se předmět zpomaluje a nadoraz, se největí síla projeví během prvních několika milisekund. V tomto případě je nutné zohlednit vliv takového zpomalení. Naproti tomu lze zatíení povaovat za kvazistatické nebo časově nezávislé, pokud na konstrukci působí zatíení pomalu. Je-li rychlost zatěování dostatečně pomalá, lze účinky zrychlení zanedbat.

Implicitní řeení je uitečné v problémech, kde časová závislost řeení není důleitým faktorem (jako je statická nebo modální analýza apod.), zatímco explicitní řeení je nejuitečnějí při řeení problémů s vysokou závislostí deformace na čase (nárazy, pády, rázy a dalí).
Analýza explicitní dynamiky se pouívá ke stanovení dynamické odezvy konstrukce v důsledku íření napěové vlny, nárazu nebo rychle se měnícího časově závislého zatíení. Setrvačné účinky a předání hybnosti mezi pohybujícími se tělesy jsou obvykle důleitými aspekty tohoto typu analýzy. Lze ji pouít také k modelování mechanických jevů, které jsou vysoce nelineární. Nelinearity mohou vycházet z materiálů, z kontaktů a z geometrické deformace.
Podíváme-li se na nelinearity detailněji, můeme uvést jednotlivé příklady. Za nelineární chování materiálů povaujeme hyperelasticitu, plastické toky a předevím poruchy. Chceme-li simulovat lámání, praskání materiálu a následné íření trhlin, bez explicitního řeení se neobejdeme. V oblasti kontaktů je explicit nástrojem pro řeení vysokorychlostních sráek a nárazů. A nakonec představiteli geometrické nelinearity mohou být vzpěr nebo zborcení. Předevím u zborcení si s implicitním řeičem nevystačíme.
Typickými příklady explicitní analýzy v praxi jsou simulace nárazových zkouek automobilů, simulace sráky letadla s ptákem, vyřazení lopatek proudového motoru, ale i běnějí úlohy jakými je třeba pádová zkouka vyuívaná u vývoje, elektroniky, dílenského nářadí nebo obalů.

V automobilovém průmyslu nalezne explicitní řeič vyuití nejen u zmiňovaných crash-testů, ale i při vývoji plastových upevňovacích prvků (zácvaků), nebo dílčích prvků pasivní bezpečnosti (předepínače pásů, airbagy, zámky), u zkouek mechanické odolnosti nabíjecích konektorů nebo baterií v elektromobilitě.

Z oblasti obranného průmyslu jmenujme simulace explozí nebo odolnosti proti střelám.
V systému Altair Radioss jsou k dispozici jak implicitní, tak explicitní schémata časové integrace. V explicitním schématu se rychlosti a posuny získávají přímou integrací uzlových zrychlení. Při tomto přístupu je časový krok cyklu často malý z důvodu stability. Proto je u statických nebo pomalých dynamických výpočtů, kde je doba trvání studie dlouhá, nutné k provedení simulace provést mnoho cyklů. Alternativou k explicitní metodě je v takových případech implicitní schéma časové integrace. Lze ukázat, e implicitní schéma je bezpodmínečně stabilní, co vede k větímu časovému kroku cyklu ve srovnání s explicitní metodou. V implicitním schématu je vak třeba sestavit a invertovat globální matici tuhosti, co vede k vyím paměovým nárokům na jeden zatěovací krok. Ačkoli je implicitní schéma bezpodmínečně stabilní, není bezpodmínečně konvergovatelné (nelineární případ). Ve skutečnosti je obecně méně robustní ne explicitní schéma a vyaduje větí zapojení uivatele. Rovnováha je vynucována parametry tolerancí stanovených uivatelem. Implicitní analýza si lépe poradí s problémy, jakými jsou cyklické zatíení, průraz a zpětný ráz.
Explicitní přístup je vhodnějí pro rychlé dynamické problémy s vysoce nelineárním geometrickým a materiálovým chováním. Protoe se vemi veličinami lze zacházet jako s vektory, je zapotřebí málo paměti. Explicitní dynamické řeiče poskytují alternativní přístup k řeení vysoce nelineárních statických analýz, které nekonvergují nebo konvergují s implicitním řeitelem velmi pomalu. Modely, které zahrnují sloité kontakty s výrazným posuvem a vysoce nelineárním chováním materiálu a deformací prvků, lze zvládnout pomocí explicitních řeičů. Zatímco implicitní řeiče jsou pro statické problémy stále první volbou, explicitní řeiče s vhodným nastavením přechodového času a tlumení lze pouít k zajitění robustních řeení obzvlátě problematických statických problémů.
Zvate tedy, zda si při simulacích i nadále vystačíte s běným implicitním řeičem, nebo je načase implementovat do vývojového procesu i simulace zaloené na explicitním řeení.
Autor článku je Project Engineer ve společnosti Advanced Engineering s.r.o.



















