1.9 Анализ результатов виртуальных испытаний

Виртуальные испытания проводятся как для отдельных конструкций, так и для машин в целом.

Традиционно используемые при проектировании и сертификации модифицированных новых машин натурные испытания требуют значительного времени и материальных затрат.

В то же время используемые пакеты инженерного анализа ADAMS, ANSYS, LS-DYNA, Matlab/Simulik позволяют моделировать сложные технические системы, при этом адекватность их результатов подтверждается соответствующими натурными испытаниями.

В целом замена натурных испытаний на виртуальные позволяет сократить сроки разработки и проведения испытаний новых машин; снизить материальные затраты на натурные испытания, расширить количество вариантов конструктивных решений.

Рисунок 1.20 Виртуальные испытания автопоезда

Рисунок 1.21 Виртуальные испытания МАЗА

Рисунок1.21 Виртуальные испытания АВТОБУСА МАЗ-256

Рисунок 1.22 Виртуальные испытания АВТОБУСА МАЗ-105

Системы автоматизированного проектирования позволяют еще до изготовления опытных образцов с большой точностью моделировать свойства автомобилей и их поведение при аварии.

Традиционно для испытания новых моделей автомобилей требовалось изготовить огромное число опытных экземпляров машины. На это уходило около четырех месяцев, к тому же каждый такой экземпляр стоил порядка $500 000. Современные конструкторские программы, позволяющие имитировать на компьютере аварийные ситуации, существенно сокращают сроки выпуска моделей, стоимость разработки и число опытных образцов.

По закону перед началом массовых продаж автомобиля он должен пройти стадию крэш-тестов. Требования к безопасности особенно ужесточились в 90-х гг. В Германии, например, даже торговцы автомобилями сейчас нередко проводят собственные испытания на безопасность и публикуют полученные результаты.

Задачу тестирования облегчают системы автоматизированного конструирования (CAE) , установленные на суперкомпьютерах. Эти системы в деталях воссоздают параметры настоящих экстремальных ситуаций и позволяют оценить поведение машины в условиях аварии. В результате автомобильная промышленность теперь гораздо оперативнее реагирует на изменение рыночной конъюнктуры. "Без таких систем конкурентоспособное производство сегодня невозможно", - говорит Тьерри Бертюка, специалист из французской компании ESI, с 1985 г. выпускающей программы моделирования аварий.

С самого начала ESI заключила соглашение с компанией Volkswagen о совместных исследованиях механических повреждений при авариях. Программы ESI позволяют провести виртуальные испытания на очень ранней стадии конструирования автомобиля, что значительно удешевляет производство.

С помощью программы ESI Pam-Crash конструкторы из Volkswagen моделируют несколько сценариев в соответствии с требованиями законодательств целого ряда государств, а также с условиями тестов, разработанных специализированными журналами и объединениями потребителей. К примеру, в Германии страховые компании проводят свои тесты для определения стоимости ремонта в результате столкновения при езде на низкой скорости. Все автомобили классифицируются в зависимости от результатов этих тестов, и соответственно определяются размеры страховых выплат.

Для компьютерной программы моделирование деформаций при столкновении - достаточно сложная задача, требующая огромного объема вычислений. Обычно приходится искать компромисс между точностью моделирования и временем исполнения программы: детальный обсчет всех параметров даже на суперкомпьютере занимает несколько дней.

Volkswagen уже давно применяет для моделирования суперкомпьютеры компании NEC. В новейшей модели компьютера, NEC SX-5, установлено 12 мощных процессоров. На этом компьютере моделирование аварии с помощью Pam-Crash длится 12 часов - как правило, машину оставляют работать на ночь.

Для повышения достоверности моделирования конструкторы стараются использовать большее число опорных точек на трехмерной модели кузова автомобиля. Чтобы смоделировать столкновение двух автомобилей, необходимо проанализировать примерно 250 000 элементов. Моделирование и анализ параметров сенсоров, вызывающих срабатывание подушки безопасности, - еще более сложная задача, на выполнение которой уходит более трех дней.

Несмотря на широкое распространение программ автоматизации конструирования и симуляторов аварий, автомобилестроители пока не решаются полностью отказаться от реальных испытаний новых моделей. В частности, компании Volkswagen все еще приходится разбивать несколько сотен "физических" прототипов, перед тем как выпустить очередную новинку. ("Ведомости", 19.09.2000)

Инженерные системы ВР

Инженерные системы ВР используются в основном в проектировании сложных систем, чаще всего в авиационной и автомобильной промышленности, то есть там, где выработка концепции, увязка компонентов и даже тестирование должны быть проведены задолго до этапа создания физического прототипа.

Виртуальные прототипы

Развитие направления, связанного с созданием виртуальных прототипов, позволяет решить множество практических задач.

Виртуальные прототипы (ВП) позволяют отказаться от натурных моделей и обеспечить связь между отдельными подразделениями корпорации, работающими над разными аспектами одной и той же задачи. Особенно актуальны подобные системы на стадии концептуального дизайна.

Интересен пример General Motors — первой компании, которая применила технологию CAVE (Cave Automatic Virtual Environment), создающую полную иллюзию виртуальной машины.

Другой пример — применение ВР на Chrysler, использующем технологии SGI, Fake Space и Ascension Technology. В частности, проектирование салона кабины автомобиля Dodge Durango производилось следующим образом — испытатель анализировал интерьер машины, реально имея лишь сидение, руль и педали. Все остальное он мог увидеть через подвижный бинокуляр, отслеживающий повороты его головы.

Следующий пример — лаборатория по имитации полетов компании Lockheed Fort Worth, где на базе тренажера производится отработка виртуальных полетов с целью изучения удобства взаимодействия с тем или иным оборудованием кабины пилота.

Виртуальная сборка

Виртуальная сборка позволяет проверить степень стыковки тысяч деталей сложнейшего изделия до начала этапа реальной сборки. Широко известен пример проектирования самолетов Boeing 747 и Learjet 45, когда проверка качества сборки всей системы осуществлялась в виртуальном пространстве.

Виртуальные испытания

Еще одно направление, связанное с использованием технологии ВР, позволяет заменить реальные испытания с разрушением на компьютерные.

По оценкам Ford Motor Company, только замена натурных испытаний реальных автомобилей численными экспериментами позволяет сэкономить миллионы долларов. Аналогичным образом компания BMW сообщает, что она экономит один миллион долларов всякий раз, когда удается отказаться от натуральных испытаний на разрушение, использовав вместо них численные эксперименты на суперкомпьютерах с применением программного пакета PAM-CRASH французской компании Engineering System International (ESI). [12]

Список использованных источников информации

1. Хамчуков, Д. Конкурентоспособность белорусского машиностроения : уровень , тенденции , факторы //  Маркетинг , реклама и сбыт.- 2004.- N1.- C.49-56

2. Меллер, Я. А. Машиностроение - фундамент развития белорусской экономики //  Новая экономика.- 2011.- № 2.- C. 47-51. 

3. Андриевская, З.Я. Машиностроительный комплекс Республики Беларусь //  Геаграфія: праблемы выкладання.- У дапамогу педагогу.- 2009.- № 5.- C. 45-50.ББК 65.30 ]

4. Безопасность транспортных средств Н.Я. Яхьяев

5. Вокруг света – 2010 №11 Краш –тест

6. Автотрак 2004 г. №4 Опыт эксплуатации автомобилей МАЗ

7. http://xreferat.ru/38/24-1-elektronnye-komponenty.htm

http://otherreferats.allbest.ru/physics/00109613_0.htm

8. http://www.coolreferat.com9. http://xreferat.ru/96/1563-1-ispytaniya-avtomobilya.html

http://virtreal2010.blogspot.com/2010/11/blog-post.html

10. http://xreferat.ru/76/1814-1-nadezhnost-v-mashinostroenii-opredelenie-nadezhnosti.html

11. http://ru.wikipedia.org/wiki/CALS-http://mobwiki.ru/CALS

12. http://www.oim.by/ru/rkcmp