Pam-Crash - Pam-Crash

Pam-Crash je softwarový balíček od Skupina ESI používá simulace havárie a design bezpečnostních systémů pro cestující, zejména v automobilovém průmyslu. Software umožňuje automobiloví inženýři simulovat výkonnost navrhované konstrukce vozidla a vyhodnotit možnost zranění cestujících ve více scénářích nehody.

Dějiny

Software vznikl ve výzkumu zaměřeném na simulaci leteckých a jaderných aplikací. Na schůzce pořádané VDI (Verein Deutscher Ingenieure ) ve Stuttgartu 30. května 1978, Skupina ESI simuloval náhodný pád vojenského stíhacího letadla do jaderné elektrárny [1] Němečtí výrobci automobilů vzali na vědomí a otestovali použitelnost několika nově vznikajících komerčních simulačních kódů nehod, včetně toho, co se brzy stane Pam-Crash. Kód předchůdce tohoto softwaru simuloval čelní náraz úplné struktury osobního automobilu při běhu počítače přes noc. Jednalo se o první úspěšnou simulaci havárie celého automobilu.[2]

Na základě Metoda konečných prvků (FEM), software umožňuje modelování složité geometrie tím, že nabízí různé konstrukční prvky a prvky kontinua: nosníky, skořepiny, membrány a tělesa. V typické simulaci srážky se skořepiny používají k modelování tenkostěnných kovových, plastových a kompozitních součástí. Nosníky a tyče lze také použít k vyztužení rámů, zavěšení a speciálních spojů. Program nabízí širokou škálu lineárních a nelineárních materiálů včetně elastických a viskoplastických a včetně pěnových materiálů a vícevrstvých kompozitů až po modely poškození a selhání.[3] To bylo použito v první numerické simulaci úplného převrácení vozidla podle BMW AG (Bayerische Motoren Werke AG). Program poskytl přesné stanovení strukturálních deformací, zatímco během relativně nedůležitých fází deformace a volného letu simulace byla použita výpočetně ekonomická simulace tuhého tělesa.[4]

PAM-CRASH se používá na vysoce výkonných počítačích včetně masivně paralelních systémů. Jedním z nejdůležitějších aspektů paralelní simulace je manipulace s kontakty. Výsledky s 128 procesorovým počítačem ukázaly, že algoritmus vyhledávání kontaktů vede k lepší škálovatelnosti.[5] Inženýři využívají simulaci havárií nejen k určení konečného výsledku havárie, ale také k zobrazení podrobné časové historie. Pozorování faktorů, jako je to, jak je nárazník složen při nárazu a jaký je vliv tloušťky žeber na deformaci těla v počátečních fázích simulace, poskytuje poznatky, které zlepšují odolnost konstrukce proti nárazu.[6]

Desktopové inženýrství Magazín ve své recenzi řešení Virtual Performance Solution společnosti ESI Group, které tento software zahrnuje, uvedl: „Pracujete napříč více doménami analýzy s jedním jádrovým modelem - ne různými modely pro každý zatěžovací stav. To zefektivňuje váš pracovní postup, šetří čas a peníze tím, že snižuje počet jednotlivých řešitelů, které musíte nasadit, a veškerý tento model re-creation business. “[7]

Aplikace

Pam-Crash byl použit k návrhu ocelové podlahové konstrukce, aby splňovala požadavky na tuhost v ohybu a ohybu při současném snížení její hmotnosti o 50% a počtu dílů o 70%.[8]

V jiné aplikaci byl software dynamicky spojen s programem bezpečnosti cestujících MADYMO. Studie zkoumala interakci a Hybrid III nárazová figurína a pasivní zádržný systém airbagu a podkolenky v situaci čelního nárazu. Byla získána dobrá shoda s experimentálními daty.[9]

Vědci z University of North Carolina a Mississippi State University simulované scénáře havárie na a Chrysler Neon osobní vozidlo využívající tento program a LS-DYNA, další kód simulace selhání. Výsledky zkoušek a výsledky simulace velmi dobře korelovaly pouze s malými odchylkami, pokud jde o celkovou deformaci nárazu, režimy selhání součásti a rychlost a zrychlení na různých místech vozidla.[10]

Tento software byl použit k vyhodnocení bezpečnostních problémů na offshore platformě Beryl Bravo v Severním moři provozované společností ExxonMobil. To bylo používáno k provádění numerických simulací dynamické odezvy konstrukce vystavené scénářům výbuchu. Výpočtové modely programu souhlasily s experimentálními výsledky a byly použity k vedení procesu navrhování nových trhacích stěn.[11]

Tento program používají výrobci automobilů ke zlepšení svého žebříčku v programech NCAP (New Car Assessment Programmes) používaných k hodnocení bezpečnostních vlastností konkurenčních modelů automobilů. Mezi tyto programy patří Euro NCAP a Japan NCAP a obdobný systém hodnocení poskytovaný Evropskou komisí Národní správa bezpečnosti silničního provozu (NHTSA).[12]

Reference

  1. ^ E. Haug. (1981) „Analýza bezpečnosti inženýrství pomocí destruktivních numerických experimentů“, EUROMECH 121, Polská akademie věd, Technické transakce 29(1), 39–49.
  2. ^ E. Haug, T. Scharnhorst, P. Du Bois (1986) „FEM-Crash, Berechnung eines Fahrzeugfrontalaufpralls“, VDI Berichte 613, 479–505.
  3. ^ Eric Mestreau, Rainald Lohner. "Simulace airbagu pomocí spojení kapalina / struktura." 34th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, NV, 15. – 18. Ledna 1996.
  4. ^ A.K. Pickett, H.G. Hoeck, A. Poth a W. Sehrepfer, „Analýza Crashworthiness úplného testu převrácení automobilu pomocí smíšeného tuhého těla a explicitního přístupu konečných prvků.“ VDI Berichte 816, s. 167-179.
  5. ^ Jan Clinckemaillie, Hans-Georg Galbas, Otto Kolp, Clemens August Thole a Stefanos Vlachoutsis. "Vysoká škálovatelnost paralelního PAM-CRASH s novým algoritmem vyhledávání kontaktů.” Přednášky z informatiky. 2010 Svazek 1823.
  6. ^ L. Durrenberger, D. Even, A. Molinari1 a A. Rusinek. "Vliv dráhy přetvoření na vlastnosti srážky struktury nárazové skříně pomocí experimentálních a numerických přístupů." J. Phys. IV France 134 (2006) 1287-1293.
  7. ^ Anthony J. Lockwood, „Výběr redakce: ESI uvádí řešení pro virtuální výkon 2010.“ Desktopové inženýrství. Červenec 2010.
  8. ^ M. Carrera, J. Cuartero, A. Miravete, J. Jergeus, Kaj Fredin. "Havarijní chování podlahového panelu z uhlíkových vláken.” International Journal of Vehicle Design. Svazek 44, číslo 3-4 / 2007, stránky: 268-281.
  9. ^ Rainer Hoffman, Dirk Ulrich, Jean-Baptiste Protard, Harald Wester, Norbert Jaehn, Thomas Scharnhorst. „Analýza konečných prvků interakce zadržovacího systému s PAM-CRASH.“ 34. konference Stapp Car Crash Conference, Orlando, Florida, 4. – 7. Listopadu 1990.
  10. ^ K. Solanki, D.L. Oglesby, C.L. Burton, H. Fang, M.F. Horstemeyer. "Simulace Crashworthiness Srovnání Pam-Crash a LS-DYNA v metodách CAE pro Crashworthiness vozidla a bezpečnost cestujících a systémy kritické pro bezpečnost. “ Společnost automobilových inženýrů. 2004.
  11. ^ P.H.L. Groenenboom, P. J. van der Weijde, D. N. Gailbraith, P. Jay. „Virtuální prediktivní testování a virtuální prototypování v bezpečnostním inženýrství.“ 5. mezinárodní konference o offshore strukturách - řízení rizik a integrity, Londýn 1996.
  12. ^ Philipp Spethmann, Cornelius Herstatt, Stefan H. Thomke. "Vývoj havarijní simulace a její dopad na výzkum a vývoj v automobilových aplikacích." International Journal of Product Development. Svazek 8, číslo 3/2009.