Simcenter 1D Simulation, znany również pod nazwą LMS Imagine.Lab AMESim to oprogramowanie symulacyjne do modelowania oraz analizy systemów mechatronicznych. Idea modelowania obiektowego umożliwia stworzenie modelu matematycznego bez konieczności posiadania modelu CAD projektowanej lub optymalizowanej konstrukcji. W rezultacie użytkownik poznaje zachowania rzeczywistego systemu na etapie bardzo wczesnej fazy koncepcyjnej.

Simcenter firmy SIEMENS pozwala na precyzyjną symulację wydajności produktu od powstania koncepcji po eksploatację w warunkach rzeczywistych.

Simcenter firmy SIEMENS
Rys. 1 Simcenter firmy SIEMENS

 

W skład portfolio Simcenter wchodzą narzędzia do wielozadaniowej analizy 3D w oparciu o metodę elementów skończonych oraz metodę multibody (Simcenter 3D / LMS Virtual.Lab), wysokiej klasy obliczenia oparte o numeryczną mechanikę płynów – CFD (Star – CCM +), symulacje 1D (Simcenter 1D Simulation / LMS Imagine.Lab AMESim), a także sprzęt pomiarowy umożliwiający przeprowadzanie rzeczywistych testów konstrukcji (LMS SCADAS/LMS Test.Lab)

Przedstawiamy Simcenter 1D Simulation

Simcenter 1D Simulation

Rys. 2 Simcenter 1D Simulation

 

Simcenter 1D Simulation, znany również pod nazwą LMS Imagine.Lab AMESim to oprogramowanie symulacyjne do modelowania oraz analizy systemów mechatronicznych. Idea modelowania obiektowego umożliwia stworzenie modelu matematycznego bez konieczności posiadania modelu CAD projektowanej lub optymalizowanej konstrukcji. W rezultacie użytkownik poznaje zachowania rzeczywistego systemu na etapie bardzo wczesnej fazy koncepcyjnej.

Zanim przejdziemy do opisu możliwości oprogramowania Simcenter 1D Simulation, chciałbym przybliżyć czytelnikom dziedzinę, jaką stała się mechatronika oraz ideę modelowania obiektowego, a także zdefiniować, co rozumiem poprzez pojęcie „system”.

Elektro-hydrauliczny układ sterowania – przykład systemu

Rys. 3 Elektro-hydrauliczny układ sterowania – przykład systemu

 

System to grupa komponentów z różnych dziedzin inżynierskich zintegrowana w jedną konstrukcję.
System posiada:

  • strukturę, zdefiniowaną poprzez elementy które zawiera,

  • zachowania, które dotyczą danych wejściowych i wyjściowych oraz procesów w nim zachodzących,

  • wewnętrzne połączenia, czyli relacje i zależności pomiędzy elementami systemu,

  • właściwości, które realizują wytyczone przez użytkownika zadania.

Mechatronika
Rys. 4 Mechatronika (źródło https://pl.wikipedia.org)

 

Słowo „mechatronika” po raz pierwszy pojawiło się w Japonii w 1969 i znaczyło zelektryfikowany mechanizm. Na przestrzeni dekad było postrzegane w różnych krajach na różne sposoby. Obecnie pojęcie „mechatronika” można określić jako dziedzinę inżynierii, która stanowi połączenie inżynierii mechanicznej, elektrycznej, komputerowej oraz automatyki i robotyki (źródło https://pl.wikipedia.org).

Model obiektowy w Simcenter 1D Simulation

Rys. 5 Model obiektowy w Simcenter 1D Simulation

 

 

Posiadając odpowiednie oprogramowanie komputerowe, model matematyczny projektowanego systemu można przedstawić za pomocą modelu obiektowego, czyli zbioru komponentów (ikon i bloczków), które reprezentują równania matematyczne opisujące rzeczywiste zachowania danego obiektu.

Przykład zastosowania Simcenter 1D Simulation w analizie komfortu podczas zmiany biegów

Rys. 6 Przykład zastosowania Simcenter 1D Simulation w analizie komfortu podczas zmiany biegów

 

Simcenter 1D Simulation zawiera ponad 4500 gotowych komponentów (ikon / bloczków) z różnych dziedzin inżynierskich, pod którymi kryją się równania matematyczne opisujące procesy fizyczne zachodzące w rzeczywistych obiektach. Komponenty poukładane są w tematyczne biblioteki i można je łączyć ze sobą tworząc wielodziedzinowe systemy. Oprogramowanie zawiera między innymi:

  • komponenty odpowiedzialne za sygnały i sterowanie,

  • komponenty związane z mechaniką,

  • komponenty związane z hydrauliką i pneumatyką,

  • komponenty związane z elektryką i elektromechaniką,

  • komponenty związane ze zjawiskami cieplnymi i układami chłodzenia,

  • komponenty związane z tematyką silników spalinowych i elektrycznych,

  • komponenty związane z magazynowaniem i zarządzaniem energią układu.

Przykład bibliotek zawartych w Simcenter 1D Simulation (z lewej biblioteka podstawowych elementów mechanicznych; z prawej biblioteka elementów hydrauliczno-termicznych).

Rys. 7 Przykład bibliotek zawartych w Simcenter 1D Simulation (z lewej biblioteka podstawowych elementów mechanicznych; z prawej biblioteka elementów hydrauliczno-termicznych).

 

Oprogramowanie Simcenter 1D Simulation posiada przyjazny w obsłudze interfejs. Modelowanie i analiza przeprowadzana jest w czterech prostych krokach:

  • złożenie modelu z komponentów dostępnych w tematycznych bibliotekach,

  • wybór odpowiedniej interpretacji fizycznej dla konkretnych komponentów (niektóre komponenty mogą posiadać kilka interpretacji fizycznych – daje to użytkownikowi możliwość wyboru rodzaju modelu matematycznego zastosowanego w tym komponencie),

  • wprowadzenie parametrów wejściowych do każdego z komponentów,

  • dobór parametrów analizy numerycznej, obliczenia i wyświetlanie interesujących użytkownika przebiegów czasowych oraz częstotliwościowych.

Simcenter 1D Simulation umożliwia modyfikację istniejących modeli, jak również tworzenie własnych komponentów oraz bibliotek. Po wykonaniu obliczeń użytkownik dysponuje szeregiem funkcji pozwalającym na dokładną i szybką analizę kluczowych parametrów konstrukcji. Oprócz wyświetlania interesujących przebiegów w dziedzinie czasu, częstotliwości, czy innego parametru, oprogramowanie daje możliwość wizualizacji działania systemu w przestrzeni 3D.

Analiza układu chłodzenia silnika spalinowego w oprogramowaniu Simcenter 1D Simulation

Rys. 8 Analiza układu chłodzenia silnika spalinowego w oprogramowaniu Simcenter 1D Simulation

 

Oprogramowanie Simcenter 1D Simulation znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, między innymi w przemyśle:

  • motoryzacyjnym,
  • lotniczym,
  • ciężkim,
  • maszynowym,
  • związanym z AGD.

Analiza pracy przekładni hydrostatycznej w oprogramowaniu Simcenter 1D Simulation

Rys. 9 Analiza pracy przekładni hydrostatycznej w oprogramowaniu Simcenter 1D Simulation

 

Więcej informacji na temat modelowania systemów mechatronicznych w oprogramowaniu Simcenter 1D Simulation, przedstawiliśmy podczas webinarium. Zapraszamy do obejrzenia nagrania:

W razie jakichkolwiek pytań związanych z prezentowaną tematyką, uprzejmie proszę o kontakt pod adresem e-mailowym: lukasz.piasecki@gmsystem.pl

Opracował
Łukasz Piasecki
lukasz.piasecki@gmsystem.pl