Simulace v COMSOL Multiphysics: matematika jako nástroj pro obrábění

Metoda konečných prvků, na které je založen software švédské společnosti COMSOL AB, je matematickým nástrojem pro numerické simulace fyzikálních jevů.

V dnešní době se již stěží rozhlédneme do ulice, bychom přitom nenarazili na produkt, u jehož zrodu či optimalizace stála právě metoda konečných prvků. Pokud bychom takový produkt přeci jen našli, můžeme si položit otázku, zda tato matematická metoda nestála alespoň za zrodem strojů, které produkt vyrobily. Ano, pravděpodobně stála.

Společnost COMSOL AB vyvíjí software COMSOL Multiphysics, jenž pokrývá neobyčejně rozsáhlou škálu fyzikálních odvětví. Máte rádi čokoládu Nestlé? Pak vězte, že optimalizaci proudění čokolády ve výrobě má na starosti COMSOL, stejně jako byl tento software použit při návrhu efektivnějšího ohřevu v troubách Whirlpool. Až sednete k televizi nebo monitoru značky Sharp, tak si můžete vzpomenout, že za snížením parazitních odporů a kapacit uvnitř LCD obrazovek stojí také tento program.

Má však COMSOL Multiphysics uplatnění i v simulacích obráběcích strojů? Nejnovějším přírůstkem do rodiny fyzikálních odvětví COMSOL je Rotordynamics Module představený na podzim roku 2016. Tento modul doplňuje možnosti Multibody Dynamics Module, jenž je v nabídce od jara 2013. Tato dvojice modulů umožňuje modelovat pohyb mechanismů – tzn. polohu, rychlost a zrychlení každého bodu. Od zrychlení je již velmi blízko k silovým účinkům a k následné pevnostní analýze. To má v COMSOL Multiphysics na starosti Structural Mechanics Module, v případě analýzy životnosti doplněný o Fatigue Module.

Velmi častým požadavkem jsou simulace přestupu tepla v obráběcím procesu nebo optimalizace za účelem snížení vibrací. COMSOL zvládá všechny druhy přenosu tepla – kondukcí, konvekcí i radiací a poradí si i s optimalizací. Optimalizovat lze libovolný parametr např. tuhost stroje. Bez zmínky by neměly zůstat ani možnosti v oblasti simulace laserových paprsků s velmi zajímavým tématem interakce laserového paprsku s materiálem. V tomto oboru má COMSOL Multiphysics také bohaté reference. Třešničkou na pomyslném dortu uplatnění v oblasti obráběcích strojů by mohly být simulace akustiky, případně elektrochemie či koroze.

Rozsah fyzikálních odvětví však není jediná přednost, o kterou se mohou výrobci obráběcích strojů opřít. Jelikož je celý software postaven na společné platformě, kterou je metoda konečných prvků, dokáže spojovat (tzv. couplovat) více fyzikálních odvětví, a přinášet tak odborníkům odpovědi na řadu multifyzikálních problémů. Vývojáři COMSOL Multiphysics navíc dali svému produktu jednotné uživatelské ovládání nezávislé na modulech, které inženýr používá. To vše dělá z relativně nového softwaru (na trhu od roku 1998) unikátní řešení v oboru matematických simulací. Matematika se bez nadsázky stala nástrojem nejen pro obrábění.

Obrázek 1 Simulace kontaktního namáhání lineárního vedení obráběcího stroje

Obrázek 2 Simulace únavového namáhání ojnice klikového mechanismu


Obrázek 3 Ukázka grafického rozhraní software COMSOL Multiphysics

 

Distributor produktů společnosti COMSOL AB v České republice a na Slovensku:
HUMUSOFT s. r. o.
http://www.humusoft.cz

humusoft-logo

 
logo

3d struktura proteinů, zdroj: Wikipedia, licence obrázku public domain

Proteiny ve slinách dokazují dávné křížení předků člověka

Křížení mezi Homo sapiens a neandrtálci a denisovany v Evropě a Asii nebylo zdaleka ojedinělou …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close