Современные математические модели различных физических процессов позволяют сократить или даже полностью отказаться от проведения реальных испытаний деталей и узлов. Это позволяет снизить продолжительность и стоимость разработки изделия, улучшить его целевые характеристики. Возможно создавать и анализировать как простейшие, изолированные модели и процессы, например, деформацию кронштейна под действием рабочей нагрузки, так и более сложные, как аэродинамическое сопротивление и устойчивость самолета на всех режимах полета или виртуальный краш-тест автомобиля.
В случае, если первичный анализ показал низкие характеристики, можно доработать исходную модель и сформулировать задачу оптимизации, минимизировать целевую функцию системы, например, массу, аэродинамическое сопротивление, высокий нагрев и другие. Существует несколько классов оптимизации: оптимизация параметров, формы, топологии тел и систем. Наиболее популярной в процессе аддитивного проектирования является топологическая оптимизация, результаты которой могут быть полностью воплощены в реальной конструкции.
Примеры решения задач топологической оптимизации в механике деформирования твердых тел, газодинамике и теплопроводности
Дальнейшие развитие алгоритмов топологической оптимизации привело к подходам оптимизации внутреннего объема и структуры материала, его пористости. В отличии от сплошных материалов, ячеистые / пористые / сетчатые материалы обладают уникальными физико-механическими и геометрическими характеристиками. А благодаря аддитивным технологиям возможно производство уникальных типов метаматериалов, а также их интеграция с сплошным материалом детали. Могут использоваться в сверхлегких кронштейнах и корпусах, теплообменниках, фильтрах, глушителях, ударопоглощающих элементах, протезах и имплантатах.
Кронштейн с ячеистым заполнением (слева) и жесткость типовых ячеек (справа)
Мы оказываем услуги по анализу и оптимизации Ваших изделий, включающие:
- Инженерный анализ: решение задач механики и прочности, теплообмена, внутренних и внешних течений, а также связанных задач. Используются современные верифицированные численные методы и программное обеспечение;
- Оптимизация конструкций: решение задач оптимизации параметров, формы, топологии тел и систем. Определение их оптимальных значений для достижения целевых показателей изделия или проекта;
- Разработка метаматериалов: выбор типа ячеистой структуры и ее геометрических параметров для улучшения параметров изделий, интеграция в детали, создание расчетных и технологических моделей