Aлeксeй Бoрoвкoв 3D-мoдeлирoвaния, крaш-тeсты и пoнятиe «имитaции нa бaзe кoнструкции»
В тo врeмя, бoлee 40 лeт, сoздaниe и примeнeниe при рaзрaбoткe тexничeскиx систeм, структур СAПР (систeмы aвтoмaтизирoвaннoгo прoeктирoвaния) признaн СШA. Нaциoнaльный нaучный фoнд для oднoгo из крупнeйшиx сoбытий, кoтoрыe, кaк oжидaeтся, знaчитeльнo увeличить прoизвoдитeльнoсть трудa, пoслeдний пoслe изoбрeтeния элeктричeствa. С тex пoр прoшлo мнoгo врeмeни. И с кaждым гoдoм всe бoльшe и бoльшe вoзрaстaeт рoль мaтeмaтичeскoгo мoдeлирoвaния (чaстo нaзывaeмoe «цифрoвoe мoдeлирoвaниe»). Пo eгo слoвaм, в oснoвe этoгo мoдeлирoвaния сoздaнa мaтeмaтичeскaя мoдeль, с кaждым гoдoм пoявляeтся всe бoльшe и бoлee слoжныe и бoлee aдeквaтныe рeaльным прoцeссaм и рeaльныe сооружения, объекты, сложных структур, таких как самолеты, автомобили, атомные электростанции и так далее.
Соответственно, переход к цифровой дизайн приводят к тому, что дизайнеры должны разработать с T.н. 3D-моделирование, т. е. 3D-модели. Это все, что вы знаете, студенты любят, используют. И даже теперь, новый этап развития 3D-моделирования будут связаны с использованием 3D-печати. Это уникальный цифровой фабрики, которые мы имеем возможность организовать систему 3D моделирования. И 3D-принтер может стать образцом и печатать то, что вы хотите.
Соответственно, как в мире высокотехнологичной компании? Как они разрабатывают продукт? Они разрабатывают продукты сейчас, а не в традиционные цепи, когда он не дизайнер и он разрабатывает или 10 дизайнеров и расчетчик делает урегулированию проверить. В то время, 10 лет назад, и во многих международных конференциях, ожидается, что придет время, когда будет Обратная связь между дизайнеров и инженеров, которые способны решать сложные математические задачи: дизайнеры будет все меньше и оценщик более. Казалось довольно странным, на первый взгляд, но это время придет. Это потому, что это новая парадигма. Это, по сути, активно содействовать и использование лучших высокотехнологичных компаний в мире, мировыми лидерами. Эта парадигма называется Моделирование на основе проектирования, т. е. проектирования на основе моделирования, когда работа и творчество дизайнера, не только начинается с чистого листа, и, когда основы уже заложены на этих, или других математических моделей, удовлетворяющих целевой функции, требуемые от данного товара, все технические характеристики, эксплуатационные нагрузки, и которая выполнена из материала или комбинации материалов или композитных материалов. И сразу видно, учтены, и, как дизайн будет сделан. До недавнего времени, как правило, сделать дизайн с использованием многофункциональных обрабатывающих центров, т.н. CNC технологии, технологии вычитания. Недавний бум в том, что много бурное развитие аддитивных технологий, когда мы сделали дизайн, элемент дизайна с помощью печати, слой путем осаждения слоя из определенного материала, в первую очередь, мы заинтересованы в металлический материал. Это будет рассмотрено более и более делает ее более подходящей темы конструирование-моделирование на основе. Это еще одно понятие, которое влияет, в целом, всех процессов проектирования и подготовки инженеров. Им нужно готовиться по-разному.
Понятие проектирования на основе моделирования, как уже отмечалось, лежит на математической модели. То есть, описание процессов, явлений, объектов, в нашем случае, элементы конструкции машин, конструкций, устройств, все что есть вокруг нас, таких как здания, использование уравнений математической физики, дифференциальных уравнений в частных производных. Это довольно сложная наука, на основе математических моделей. Не многие способны умело формулировать, ставить цели. И вообще говоря, я стараюсь избегать таких сложных вещей. Но, на самом деле, это большинство глобальных компаний, основным драйвером создания (и это очень важно отметить, что) конкурентоспособной на мировом рынке продукции, в кратчайшие сроки и, самое главное, нового поколения. То есть, важно не просто воспроизвести слегка улучшенный прототип, который мы унаследовали от людей, которые работали, скажем, в Советском Союзе, а также необходимость создания глобально конкурентоспособных продуктов, которые являются лучшими в мире. И мы часто говорим, что Математическое моделирование на основе дизайна позволяют создавать лучшие в своем классе, оптимизированная конструкция.
И есть еще новое слово — «оптимизация». Оптимизация технологии-это когда вы хотите получить дизайн, который является оптимальным с точки зрения минимального веса, с точки зрения работы в эксплуатационных нагрузок, что напряжение не превышает предела прочности или концентрации напряжений, или усталостные свойства, вибрационных нагрузок и так далее. То есть, мы хотим создать оптимальный элемент про нее все нужное количество: материала по мере необходимости, так и материалы, что действительно нести бремя, не более того. И соответственно, создания из этих элементов будет еще и экономически оправдано.
Естественно, лидерами в применении передовых технологий, таких (как мы говорим, моделирование для проектирования) представляют собой высокотехнологичные компании. Они задают тон, потому что они являются лидерами рынка, они бегут вперед быстрее, чем их догонять, и поэтому они быстро внедрить все эти передовые решения. Первое, что хочется отметить это то пространство, в регион, это, конечно, в мировой автомобильной промышленности. Последний является наиболее конкурентоспособным и наиболее динамичное развитие. Почему? По той причине, что вся продукция, которая вышла на рынок сразу же (а он действительно есть) покупается со стороны конкурентов, изучаются: как это делается, какой материал, какая технология применяется, какие места и какие технологии обработки материалов и так далее. И все это, конечно, вызвал этот конкурс.
По его словам, нет таких самолетов, ракет, кораблей и так далее. Именно поэтому Автомобильная промышленность является ведущей отраслью в этом направлении. И зачастую, многие передовые решения, которые там появляются, а являются межсекторальными по своему характеру, и вещать тут, также доступны и в других отраслях. И только концепция моделирования конструирования на основе в первую очередь рождается в автомобильной промышленности, где, например, для удовлетворения требованиям пассивной безопасности требует большого числа опытов. Ранее это было сделано с помощью натурных экспериментов. Машину разбить в краш-тесте, полномасштабного эксперимента стоят достаточно дорого. Кроме того, это должны быть куклы, которые с высокой степенью адекватности модели нашего поведения в случае аварии, несчастного случая. Они содержат виртуальные образы нашего тела. И соответственно, результаты этого краш-теста-оценить автомобиль с точки зрения пассивной безопасности: соответствующий для пользы и какой уровень безопасности обеспечивает.
Случаются сложные математические процессы. Представьте себе автомобиль, который стоит, скажем, 250 продуктов. Для каждого материала должно быть известно о 15 кривые деформации в зависимости от скорости Тип. Итак, мы имеем одну машину, каждой точке этой области является, по сути, деформирован свои законы, свои свойства материала.
В машине, как правило, несколько тысяч сварных точек. Эти местные сопряжения деталей между собой. Поэтому, надо устроить так, чтобы автомобиль был устойчивым. Мы хотим, чтобы присесть, и его не нужно будет сносить, он должен обеспечивать комфортное передвижение, то Вы не должны иметь чрезмерной вибрации, шума и так далее, и мы должны управлять этими точек сварки, чтобы обеспечить поглощение энергии в случае аварии, эти швы сломается при столкновении, так что вокруг нас, вокруг кабины водителя и пассажиров, все деформируется, и мы все еще будет жив.
И это мы видим в лучших образцах мирового класса автомобилей. Вроде как и не столкнулся, ударился или ударил, но, тем не менее, он работал для системы пассивной безопасности, ремни безопасности, подушки безопасности, и машина начала деформироваться таким образом, чтобы он в нужный момент сломались некоторые детали. И это запрограммированность. Мы запрограммированы зоны деформации разрушения. И все было в целом хорошо внутри и жизнеобеспечения, все будут живы и здоровы.
Этот краш-тест-это многопрофильный саммита, в котором есть почти все науки — от материаловедения, технологии производства и, конечно, все процессы в механике, динамика, все виды нелинейностей, которые изучаются в технических вузах, геометрические, физические, контактного взаимодействия, разрушения и так далее.
Для того, чтобы освоить эти разработки и технологии на основе моделирования, вы должны знать многое о многих математических дисциплин и т.теории н: теории колебаний, теории упругости, теории пластичности, теории сил, механика композитов, и так далее. Это очень высокотехнологичные вещи, и это объясняет, почему он в какой-то степени непопулярным среди широкого круга населения, хотя все хотят безопасно ездить в машине: это очень сложно. С другой стороны, эти процессы, как мы уже говорили, драйвер для создания следующего поколения продуктов.
Ключевой вопрос в последние годы является применение оптимизации технологий, поскольку они позволят вам создавать дизайны (если вы создали оптимальные конструкции), и было сказано, что на машины, чтобы сделать их невозможно, но теперь с использованием дополнительных технологий может сделать эти элементы конструкции. Они являются лучшими в классе, чтобы обеспечить минимальный вес. Уже есть примеры, которые делают много технических центров, где масса продукта уменьшается в 2-4 раза. Использование материала также увеличивается. Но, это, как правило, в связи с совершенствованием технологий. И это новое направление в математическом моделировании, которое в корне меняет технологию проектирования парадигмы, мы назвали бионический дизайн. Для этого, мы, как правило, объясню в другой лекции, ответить на вопросы, развеять любые сомнения в том, но крайне важно, чтобы направление, в котором впитывает в себя все лучшие технологии, прежде всего, современных теоретических разработок, современных теорий, методов и подходов, которые имеют современных компьютерных и суперкомпьютерных технологий, что очень важно, оптимизация технологий, все связанные с технологий производства, передовых технологий производства, и, конечно, должны упоминаться как аддитивное производство.
Я бы сказал, что это будущее цифрового проектирования на основе моделирования, т. е. на основе оптимизации технологии на основе возможностей быстрого развития аддитивных технологий. В будущем, скорее всего, с каждым днем, месяцем и годом все больше конструкции будут сделаны на этом пути. Это ставит много новых проблем, связанных с нормативной документацией, аттестация, испытания тех образцов, которые получили аддитивный способ, но он гарантировано позволяет создать конструкции нового поколения, ведь практически в старых мощностей старых подходов исчерпаны, предыдущих поколений, много было сделано, и у них было гораздо больше возможностей для финансирования натурных экспериментов. Натурные эксперименты, за счет того, что вызов все время растет, стоят очень дорого. Но, в течение последних 25 лет, очень интенсивно развивается цифровое проектирование и моделирование, и добился очень значительных успехов в развитии практически всех отраслей промышленности, вытесняет, в какой-то степени, делает меньше, чем процент натурных экспериментов, больше виртуальный дизайн, мы говорим об. Но это требует серьезных навыков. Но компетенция-это знания в действии, в первую очередь технологии, эти знания очень большое количество самых передовых, лучших технологий.
Таким образом, подготовка краткого резюме лекции, я бы сказал, что цифровое проектирование на основе математического моделирования (Моделирование на основе дизайна) является базовой парадигмой для создания современной конкурентоспособной на мировом рынке продукции из нового поколения и, кроме того, на рыночный спрос, индивидуальный подход, адаптированный к человеку, в условиях рынка, и ему уделяется особое внимание в Национальной технологической инициативе, которая сейчас реализуется, который призван создавать рынки будущего и рост этих рынков будущих национальных чемпионов.
Кандидат технических наук, профессор, проректор будущие проекты, профессор кафедры «механика и процессы управления» СПбГПУ в
