Témata
Reklama

Využití numerické simulace v energetice

Použití virtuálních numerických analýz se v současné době nevyhnulo ani oblasti energetiky. Moderní, velmi sofistikované systémy, lze použít ve velmi široké oblasti jak v oblasti návrhu konstrukce (statické a dynamické analýzy, predikce životnosti, predikce proudění atd.), výroby (numerické analýzy odlévání, kování, svařování, tepelného zpracování atd.), tak během provozu (predikce vzniku a růstu vad, analýzy provozních režimů s predikcí životnosti, analýzy dopadů oprav na životnost atd.).

V současné době lze numerickými virtuálními metodami vyhodnotit vliv výrobních procesů, případných oprav a provozních parametrů na životnost jednotlivých komponent energetických zařízení.

Reklama
Reklama
Reklama

Oblasti využití numerické simulace

Virtuální numerické simulace pro oblast energetiky můžeme rozdělit do následujících skupin:
1. návrh (statické a dynamické analýzy v lineární a nelineární oblasti, analýzy proudění, analýzy vibroakustiky, predikce životnosti, nárazové zkoušky lopatek turbín, nárazové zkoušky potrubních systémů atd.). Cílem uvedené oblasti je provedení vybraných numerických simulací s cílem návrhu konstrukce a predikce její životnosti na bázi návrhových zatěžovacích režimů;
2. výroba (oblast lití, svařování, kování, lisování). Na základě numerických simulací výrobních procesů lze provést optimalizaci jednotlivých technologických operací s cílem snížení nákladů výroby na případnou opravu vad či k snížení počtu zmetků;
3. řízené stárnutí (jako v bodě 1., optimalizace oprav svařováním, analýzy lomové mechaniky). Cílem uvedené oblasti je provedení vybraných numerických simulací se záměrem získat informace o degradaci konstrukce během provozu a predikce její životnosti na bázi skutečných zatěžovacích režimů během provozu. Dále na základě numerických analýz lze provést optimalizace technologií oprav svařování se zahrnutím jejích vlivu na další provoz komponenty. Dalšími typickými analýzami je posouzení nalezených vad na bázi principů lomové mechaniky a rozhodnutí o případné opravě zařízení.

Obr. 1. Numerická simulace odlévání ingotu, zdroj Vítkovice HM, a. s.

Zahrnutí historie výrobního procesu

Nová moderní řešení tzv. 2. generace již umožňují provádět posouzení konstrukce i se zahrnutím historie výrobního procesu, například vlivu výroby na posouzení řízeného stárnutí. Bylo zjištěno a potvrzeno, že zahrnutí historie z výroby, zejména zbytkových napětí a plastických deformací svarových spojů, má velký vliv na životnost celku. Jako příklady můžeme uvést:
1. výrobu oceli (oblast výroba) – analýzy odlévání ingotů, numerické analýzy kování, tepelné zpracování polotovaru;

Obr. 2. Průběh teplot na základě analýzy proudění na T spoji, zdroj MECAS ESI, s. r. o.

2. provoz (oblast řízené stárnutí) – analýzy CFD (např. proudění média v potrubních systémech, ve výměnících atd. s cílem přesného stanovení tepelného zatížení uzlu), pevnostní analýzy režimů se zatížením na bázi CFD analýz, predikce životnosti;
3. opravy (oblast řízené stárnutí) – posouzení vad pomocí principů lomové mechaniky, numerická optimalizace oprav svařování a predikce zbytkového napětí a plastických deformací, napěťové analýzy provozních režimů uzlu se zahrnutím zbytkových napětí po opravě svařování, predikce životnosti uzlu.

Obr. 3. Posouzení vady ve svarovém spoji, zdroj AREVA

Spolehlivé podklady pro klíčová rozhodnutí

ESI Group má dlouholeté zkušenosti v oblasti poradenství a inženýrských služeb v oblasti energetiky zajišťovaných po celém světě. Výsledkem spolupráce s předními společnostmi jsou metodiky se specifickým produktově-procesním přístupem a přitom v souladu se zavedenými standardy. Pro splnění přísných požadavků kladených na energetická zařízení ESI Group nabízí řešení, založené na přesné kalibraci modelů reprezentativních vzorků a využití získaných dat pro analýzu finálního konstrukčního řešení. Tento přístup se opírá o realistické zohlednění fyziky materiálu v modelech sestavených se zohledněním výrobních procesů, jaké absolvovala reálná konstrukce, tedy se zatížením, které odpovídá reálným provozním podmínkám. Na základě numerických simulací je možné u klíčových rozhodnutí, jež poskytují významné navýšení spolehlivosti, produktivity či zavedení inovací, posoudit míru konzervatismu, se kterou jsou přijata, při současném zajištění patřičné úrovně bezpečnosti.

Ing. Marek Slováček, Ph.D.

MECAS ESI
andrea.petrikova@mecasesi.cz
www.mecasesi.cz

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 120428
Datum: 11. 04. 2012
Rubrika: Informační technologie / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
Související články
Od vzdělávání přes úspory až po virtuální realitu

Společnost Siemens se zúčastnila všech dosud konaných ročníků Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně a tradice pokračuje i v letošním roce, kdy hlavním tématem expozice je časová a energetická efektivita v rámci celého životního cyklu stroje - od jeho návrhu až k výrobě. Že je ochrana životního prostředí pro Siemens téma číslo jedna, podpoří i divácky atraktivní část expozice, ve které se představí nový model elektromobilu BMW i3, který je od jara letošního roku součástí vozového parku společnosti Siemens.

Zvyšte potenciál svého 2D CAD softwaru!

Stále příliš mnoho firem přichází o své finanční prostředky tím, že sice využívají nové technologie, ale ty nezvyšují jejich celkový potenciál. V takovém případě pomůže aplikace DraftSight od Dassault Syst?mes. Pomocí tohoto softwaru lze spouštět stávající DWG soubory a vytvářet nové za zlomek nákladů oproti jiným CAD řešením.

Aerospace - vlajkový průmysl s extrémními nároky

Letecký průmysl je ve Francii významným oborem, a tak není divu, že společnost Missler Software získala v této oblasti jedinečné zkušenosti díky spolupráci s většinou subdodavatelů v oboru. To ji spolu s tisíci díly obráběnými pomocí TopSolidCam řadí mezi špičky v leteckých technologiích.

Související články
Zlepšení produktivity navrhování a obrábění

O něco málo více než po roce je tu opět nová verze parametrického 3D modeláře Creo. Jak se povedlo vývojářům do již páté verze Creo zakomponovat požadavky trhu a jaké jsou hlavní směry inovací?

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Příprava CAD modelu součásti pro výrobu

NC programátoři se velmi často potýkají s problémy týkajícími se různé kvality trojrozměrných modelů potřebné pro programování obrábění. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů.

Setkávání

Setkávání uživatelů konstrukčních a technologických softwarů má již dlouholetou tradici. Informace o novinkách, představení nejrůznějších tipů a triků, někdy i možnost si zasoutěžit a v neposlední řadě rovněž výměna zkušeností v neformální atmosféře patří k hlavním bodům programu takovýchto akcí.

Letadlo poháněné sluneční energií vyrazilo na cestu kolem světa

Solar Impulse je projekt mající za cíl vyrobit letadlo poháněné sluneční energií, které dokáže obletět Zemi. Letoun je dílem švýcarského psychiatra a vzduchoplavce Bertranda Piccarda, jednoho z pilotů prvního balonu, který obletěl celý svět bez jediné přestávky, a švýcarského inženýra a podnikatele Andrého Borschberga. Vývoj zastřešuje polytechnika v Lausanne a podílí se na něm několik desítek specialistů.

Konstrukce i technologie snadno, rychle a bezpečně

CAD/CAM systém TopSolid verze 7.9 přináší v návaznosti na technologickou část další rozšíření možností v oblasti obecné konstrukce.

Softwarový simulátor stavebního stroje nahrazuje nákladné prototypy

Vývoj stavebních strojů bývá spojen se stavbou fyzických prototypů nových zařízení. Ty však vyžadují vysoké finanční náklady a množství času. Efektivní řešení dnes nabízejí softwarové simulátory. Společnost Volvo Construction Equipment zařadila do vývoje simulátor „human-in-the-loop“, který vyvinula v nástrojích Matlab a Simulink firmy MathWorks.

Od správy nástrojů po simulaci NC programů

V oblasti integrované správy nástrojů u společnosti KHS hraje software pro správu nástrojových dat TDM zásadní úlohu. Tento software zde byl zaveden před čtyřmi lety a v současné době poskytuje 3D modely nástrojů a nástrojová a technologická data pro NC programování, simulaci výroby, seřizování nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.

Softwarové řešení pro přípravu NC programů

Firma FANUC nabízí možnost rozšíření svých CNC řídicích systémů o grafické programovací prostředí nazvané Manual Guide i.

CAM pro CMM

V posledních letech se ve strojírenství stále více dbá na přesnost výroby a tím i na kvalitu a efektivnost měřicího procesu. Měřicí proces dnes zasahuje i do různých stadií výroby, nejen do závěrečného procesu kontroly výrobku.

Racionalizace obráběcích operací s podporou CAD/CAM systému

V roce 2010 společnost Montupet zahájila výrobu na nové obráběcí lince v Laigneville ve Francii s cílem optimalizovat výrobu hlav spalovacích motorů a dalších slévárenských dílců pro automobilový průmysl. Mladý tým zkušebního centra pro podporu a vývoj technologií, který se v průběhu let rozrostl ze dvou na deset lidí, si vybral Missler Software jako ideálního partnera na pomoc při racionalizaci pracovních procesů ve svých závodech. TopSolid CAD a CAM jsou velmi vhodné pro systemizaci procesů obrábění a přesné zdokumentování jednoho každého výrobního postupu.

Komplexní CAM systém s metrologickými nástroji

Je tomu již několik let, kdy se systém Surfcam zařadil do portfolia produktů společnosti Vero Software, která je součástí nadnárodního technologického koncernu Hexagon. Takováto součinnost softwarových gigantů zaručuje optimální kombinaci nejmodernějších technologií v oblasti výroby a špičkových metrologických nástrojů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit