Пэм-Крэш
Pam-Crash — это пакет программного обеспечения от ESI Group, используемый для моделирования столкновений и проектирования систем безопасности пассажиров, в первую очередь в автомобильной промышленности. Программное обеспечение позволяет автомобильным инженерам моделировать характеристики предлагаемой конструкции автомобиля и оценивать вероятность травмирования пассажиров в различных сценариях аварий.
История
[ редактировать ]Программное обеспечение возникло в результате исследований, направленных на моделирование аэрокосмических и ядерных приложений. На встрече, организованной VDI ( Verein Deutscher Ingenieure ) в Штутгарте 30 мая 1978 года, группа ESI смоделировала случайное падение военного истребителя на атомную электростанцию. [1] Немецкие производители автомобилей приняли к сведению и протестировали применимость нескольких новых коммерческих кодов моделирования аварий, в том числе того, что вскоре стало Pam-Crash. Код-предшественник этого программного обеспечения имитировал лобовой удар всей конструкции легкового автомобиля при ночном запуске компьютера. Это была первая успешная симуляция аварии полного автомобиля. [2]
Программное обеспечение, основанное на методе конечных элементов (МКЭ), позволяет моделировать сложную геометрию, предлагая различные структурные элементы и элементы сплошной среды: балки, оболочки, мембраны и твердые тела. В типичном моделировании столкновений оболочки используются для моделирования тонкостенных металлических, пластиковых и композитных компонентов. Балки и стержни также могут использоваться для усиления рам жесткости, подвесок и специальных соединений. Программа предлагает большой выбор линейных и нелинейных материалов, включая упругие и вязкопластические, в том числе пенопласты и многослойные композиты, вплоть до моделей повреждений и отказов. [3] AG (Bayerische Motoren Werke AG) при первом численном моделировании полного опрокидывания автомобиля Он был использован BMW . Программа обеспечивала точное определение структурных деформаций, в то время как вычислительно экономичное моделирование твердого тела использовалось на относительно неважных этапах деформации и свободного полета. [4]
PAM-CRASH используется на высокопроизводительных компьютерах, включая системы с массовым параллелизмом. Одним из наиболее критичных по времени аспектов параллельного моделирования является обработка контактов. Результаты на 128-процессорном компьютере показали, что алгоритм поиска контактов обеспечивает лучшую масштабируемость. [5] Инженеры используют моделирование аварии не только для определения конечного результата аварии, но и для пошагового просмотра временной истории. Наблюдение таких факторов, как то, как бампер сгибается при ударе и как толщина ребер влияет на деформацию кузова на начальных этапах моделирования, дает понимание, которое повышает ударопрочность конструкции. [6]
Журнал Desktop Engineering в своем обзоре решения Virtual Performance Solution от ESI Group, включающего это программное обеспечение, сказал: «Вы работаете в нескольких областях анализа с одной базовой моделью, а не с разными моделями для каждого случая нагрузки. Это оптимизирует ваш рабочий процесс, экономит время и деньги за счет сокращения количества отдельных решателей, которые вам необходимо развернуть, и всего этого бизнеса по воссозданию моделей». [7]
Приложения
[ редактировать ]Pam-Crash использовался для проектирования стальной конструкции поддона пола, отвечающей требованиям жесткости на скручивание и изгиб, при этом уменьшая ее вес на 50% и количество деталей на 70%. [8]
В другом приложении программное обеспечение было динамически связано с программой обеспечения безопасности пассажиров MADYMO . В ходе исследования изучалось взаимодействие аварийного манекена Hybrid III и пассивной удерживающей системы, состоящей из подушки безопасности и коленной опоры, в ситуации лобового удара. Получено хорошее согласие с экспериментальными данными. [9]
Исследователи из Университета Северной Каролины и Университета штата Миссисипи смоделировали сценарии аварий легкового автомобиля Chrysler Neon, используя эту программу и LS-DYNA , еще один код моделирования аварий. Данные испытаний и результаты моделирования очень хорошо коррелируют с незначительными расхождениями с точки зрения общей ударной деформации, режимов разрушения компонентов, а также скорости и ускорения в различных местах транспортного средства. [10]
Программное обеспечение использовалось для оценки проблем безопасности на морской платформе Beryl Bravo в Северном море, которой управляет ExxonMobil . Он использовался для численного моделирования динамической реакции конструкции, подвергшейся сценариям взрыва. Вычислительные модели программы согласовались с экспериментальными результатами и использовались в процессе проектирования новых взрывозащитных стенок. [11]
Программа используется производителями автомобилей для повышения своих позиций в программах оценки новых автомобилей (NCAP), используемых для оценки показателей безопасности конкурирующих моделей автомобилей. Эти программы включают Euro NCAP и Japan NCAP, а также аналогичную рейтинговую систему, предоставляемую Национальной администрацией безопасности дорожного движения (NHTSA). [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Э. Хауг. (1981) «Инженерный анализ безопасности с помощью разрушительных численных экспериментов», EUROMECH 121, Польская академия наук, Engineering Transactions 29 (1), 39–49.
- ^ Э. Хауг, Т. Шарнхорст, П. Дюбуа (1986) «Авария FEM, расчет лобового удара транспортного средства», отчеты VDI 613, 479–505.
- ^ Эрик Местро, Райнальд Лонер. «Моделирование подушек безопасности с использованием связи жидкость/конструкция». 34-я встреча и выставка по аэрокосмическим наукам, Рино, Невада, 15–18 января 1996 г.
- ^ А.К. Пикетт, Х.Г. Хёк, А. Пот и В. Зехрепфер, «Анализ ударостойкости полного испытания автомобиля на опрокидывание с использованием смешанного твердого тела и явного метода конечных элементов». VDI Berichte 816, стр. 167-179.
- ^ Ян Клинкемейли, Ханс-Георг Гальбас, Отто Колп, Клеменс Август Толе и Стефанос Влахуцис. « Высокая масштабируемость параллельного PAM-CRASH с новым алгоритмом поиска контактов ». Конспекты лекций по информатике . 2010 Том 1823.
- ^ Л. Дюрренбергер, Д. Эвен, А. Молинари1 и А. Русинек. «Влияние пути деформации на характеристики разрушения конструкции краш-бокса с помощью экспериментальных и численных подходов». Дж. Физ . IV Франция 134 (2006) 1287-1293.
- ^ Энтони Дж. Локвуд, «Выбор редактора: ESI выпускает решение для виртуальной производительности, 2010 г.». Настольная инженерия . Июль 2010.
- ^ М. Каррера, Х. Куартеро, А. Миравете, Дж. Джергеус, Кай Фредин. « Аварийное поведение панели пола из углеродного волокна ». Международный журнал автомобильного дизайна . Том 44, номер 3-4 / 2007 г., страницы: 268 – 281.
- ^ Райнер Хоффман, Дирк Ульрих, Жан-Батист Протар, Харальд Вестер, Норберт Джаэн, Томас Шарнхорст. «Конечно-элементный анализ взаимодействия системы удержания пассажиров с PAM-CRASH». 34-я конференция Стаппа по автомобильным авариям, Орландо, Флорида, 4–7 ноября 1990 г.
- ^ К. Соланки, Д.Л. Оглсби, К.Л. Бертон, Х. Фанг, М.Ф. Хорстемейер. « Моделирование ударостойкости, сравнивающее Pam-Crash и LS-DYNA в методах CAE для определения ударостойкости транспортных средств, безопасности пассажиров и критически важных систем ». Общество инженеров автомобильной промышленности. 2004.
- ^ PHL Groenenboom, PJ van der Weijde, DN Gailbraith, P. Jay. «Виртуальное прогнозное тестирование и виртуальное прототипирование в технике безопасности». 5-я Международная конференция по морским сооружениям – управление рисками и целостностью, Лондон, 1996 г.
- ^ Филипп Спетманн, Корнелиус Херштатт, Стефан Х. Томке. «Эволюция моделирования столкновений и ее влияние на исследования и разработки в области автомобильных приложений». Международный журнал разработки продуктов . Том 8, номер 3/2009.