Monifysiikkasimulointiin pohjautuva äärellisten elementtien analyysi Aircraft Research Association -yrityksessä
Yhdistyneen kuningaskunnan johtavat ilmailu- ja avaruusalan yritykset perustivat vuonna 1952 ARA:n (Aircraft Research Association) luodakseen huipputason transoonisen tuulitunnelin, joka säilyttäisi hallitsevan aseman ilmailu- ja avaruusalan tutkimuksessa ja kehityksessä.
Abaqus Unified FEA -ratkaisut (FEA, äärellisten elementtien analyysi) tarjosi suurimman osan analyysi- ja simulointityökaluista, joita tarvittiin ARA:n tuotteiden suunnittelusyklin ja vaativien suunnitteluvaatimusten tukemiseen. Lisäksi huomasimme, että Abaqus Unified FEA:n avoin käyttöliittymä on helposti sovitettavissa talon sisäisiin analyysikoodeihin.
Zdenko Uvalic, johtava rakenneinsinööri, ARA
Tietoa Aircraft Research Associationista (ARA)
Ajan myötä ARA:n rooli on laajentunut ja asiantuntemus on kasvanut niin, että asiakkaina on suurin osa maailman suurimmista ilmailu- ja avaruusalan yrityksistä, jolloin myös palveluvalikoima kehittyy jatkuvasti. Dassault Systèmesin
SIMULIA Abaqus -ohjelmiston myötä ARA vahvistaa asemaansa Yhdistyneen kuningaskunnan ilmailu- ja avaruusteollisuuden tutkimus- ja kehitysvalmiuksien eturintamassa.
Monifysiikkasimuloinnin ja monialaisten FEA-koodien käyttöönotto.
ARA on maailman johtava yritys transoonisissa tuulitunnelitesteissä. Sen asiakaslähtöinen liiketoimintamalli mahdollistaa sen, että ARA pystyy toimittamaan tuotteita ja palveluja asiakkaita tyydyttävällä tavalla. ARA on tietoinen siitä, että sen erittäin monimutkaiset suunnitteluratkaisut edellyttävät monifysiikkasimulointia ja monialaisia FEA-koodeja, joilla parannetaan ennustetun rakenteellisen suorituskyvyn ja analyyttisten simulaatioiden oikeellisuutta. ARA on arvioinut kaikki yleisimmät FEA-ohjelmistot.
IMPACTA-hanke (Improving the Propulsion Aerodynamics and Acoustics of Turboprop Aircraft).
IMPACTA-ohjelman päätavoitteena oli tutkia potkurin ja rungon vuorovaikutusta käyttämällä numeerisen simuloinnin ja mittakaavamallin yhdistelmää tuulitunnelitestauksessa. Tarkasteltavana oleva lentokone edustaa nykyisiä noin 70-90-paikkaisia korkeasiipisiä potkuriturbiinikäyttöisiä alueliikennelentokoneita. IMPACTA-hankkeessa keskitytään ensisijaisesti tutkimaan lentokoneeseen asennettavan potkuriturbiinimoottorin vuoksi aiheutuvia aerodynaamisia häiriövaikutuksia.
Osana IMPACTA-ohjelmaa ARA suunnitteli testausmallin käytettäväksi tuulitunnelissa, missä on pitkä ja ohut vetoakseli, joka siirtää vääntömomentin sähkömoottorista potkurin osakokoonpanoon. Haasteena oli suunnitella akseli, jonka kriittinen nopeus on testin toiminta-alueen ulkopuolella ja jonka rakenteellinen lujuus on kuitenkin riittävä vääntömomentin siirtämiseksi. ARA:n rakenneanalyytikot käyttivät tehokkaasti Abaqus-ohjelma roottoridynamiikkamenettelyä ja SIMULIA Knowledge Base -tietokannasta saatavia skriptejä akselin rakenteellisen dynamiikan analysoimiseksi, Campbellin interferenssikaavioiden luomiseksi ja pyörintämuotojen ennustamiseksi.
Analyysi auttoi insinöörejä tekemään kriittisiä päätöksiä laakereiden jäykkyydestä ja materiaalivalinnoista sekä akselin tukien sijainnista.
ARA vertasi Abaqus-analyysin tuloksia erään aeropropelliteollisuuden johtavana toimijana olevan asiakkaan roottorin akselin analyysituloksiin. Abaqus-analyysitulokset korreloivat hyvin asiakkaan tekemän analyysin kanssa, jossa oltiin käytetty asiakkaan omaa roottoriakselin analyysiin erikoistunutta koodia.
Toimittajan valinta
”TECHNIA oli erittäin joustava, kärsivällinen ja suvaitsevainen ARA:n tiukkojen liiketoiminta- ja hankintavaatimusten täyttämisessä. Lisäksi TECHNIA tarjosi maksuttoman Abaqus-tietoisuuskurssin auttaakseen ARA:ta FEA:n valintaprosessissa.”
Zdenko Uvalic, johtava rakenneinsinööri, ARA
Kun valintapäätös oli tehty, TECHNIA järjesti Abaqusin käyttäjille nopeasti (maksuttoman) koulutuskurssin.
Yhteenveto
ARA on elinvoimainen tutkimuspainotteinen laitos. Sen kasvava asiakaskunta on osoitus laadukkaista palveluista ja tuesta, jota se tarjoaa asiakkailleen, kumppaneilleen ja alihankkijoilleen. Tämän suorana seurauksena ARA:n testitilat varataan useita kuukausia etukäteen. ARA suunnittelee laajentavansa dynaamisia analyysivalmiuksiaan ja dynaamisten testitietojen hankintamenetelmiä. Lisäksi ARA kehittää nykyisiä aeroelastisia analyysi- ja testausmahdollisuuksiaan tekemällä rinnakkaissimulointeja, yhdistämällä Abaqus ja Tau (DLR:n kehittämä CFD-koodi).
”Käytämme varmasti jatkossakin TECHNIAn maineikasta asiantuntemusta kouluttaessamme ja antaessamme teknistä tukea suunnittelijoillemme ja rakenneanalyytikoillemme. Ostamme myös tapauskohtaisesti lisää
CATIA-lisenssejä TECHNIAlta, kun työmäärämme vaatimukset kasvavat.”Zdenko Uvalic, johtava rakenneinsinööri, ARA
