Modelowanie nieliniowości i sprzężeń
Do optymalizowania konstrukcji dużych elementów strukturalnych są w przemyśle używane programy symulacyjne. Obecnie dostępne pakiety oprogramowania umożliwiają optymalizowanie struktur głównie w przypadku liniowych modeli statycznych i modeli stosujących analizę modalną metodą elementów skończonych. Analizy wykonywane w oprogramowaniu do wspomagania prac inżynierskich ograniczają się zazwyczaj do pojedynczego zjawiska. Istnieje jednak pilna potrzeba uwzględniania efektów nieliniowych i multifizycznych, polegających na występowaniu ściśle powiązanych interakcji między odrębnymi zjawiskami. Naukowcy korzystający z dofinansowania UE zajęli się tym wyzwaniem w ramach projektu "Large scale industrial structural optimisation for advanced applications" (LASCISO). W pierwszym okresie sprawozdawczym badacze poczynili znaczne postępy w realizacji wyznaczonych celów. Opracowano prototypowe rozwiązanie multifizyczne do optymalizacji topologii na platformie Matlab, które powinno przynieść znaczne skrócenie czasu wykonywania obliczeń. Podobny algorytm optymalizacji topologii stworzono dla wysoce nieliniowych zagadnień sprężystości. Analiza wrażliwości stanowi ważny aspekt symulacji strukturalnych, ułatwiając projektantom określanie źródeł i wpływu niepewności, a tym samym budowanie bardziej odpornych modeli. Ponieważ prace projektu LASCISO obejmują rozszerzanie istniejących modeli wrażliwości, badacze opracowali kilka analiz wrażliwości dla potrzeb optymalizacji topologii i geometrycznej nieliniowej optymalizacji kształtu. W modelowaniu struktur kluczowe znaczenie ma zdolność symulowania powierzchni na podstawie wstępnie określonych węzłów lub chmur punktów (zestawów punktów danych w układzie współrzędnych). Dąży się do maksymalizacji dokładności przy minimalizacji rozmiarów zestawów danych i ilości obliczeń. Wskazano też klasyczne i przyspieszone metody wyznaczania powierzchni umożliwiające przekształcanie chmur punktów w modele o dużej wydajności obliczeniowej. Aby sprawdzić efektywność opracowanych technik, badacze przygotowali systematyczne eksperymenty oceniające wpływ licznych parametrów algorytmu i implementowali je w produktach docelowych. Wiele ze stworzonych algorytmów znalazło już zastosowanie w środowiskach przemysłowych. Uczestnicy projektu LASCISO dążą do dostarczenia oprogramowania do optymalizacji struktur, które pozwoli inżynierom europejskim uzyskać przewagę nad konkurencją. Zdolność do uwzględniania nieliniowości i wielu wzajemnie zależnych zjawisk powinna wspomóc producentów w tworzeniu produktów o lepszych parametrach i mniejszym wpływie na środowisko.
Słowa kluczowe
Strukturalne, symulacje, nieliniowe, multifizyka, optymalizacja
