Współczesne schematy projektowania struktur energochłonnych wszelakiego rodzaju pojazdów opierają się na zastosowaniu środowisk CAM/CAD. Wykorzystanie tych specjalistycznych narzędzi ma za zadanie ułatwiać tworzenie dokumentacji technicznej rozwijanych produktów i wspomagać prace inżynierskie, istotnie skracając czas potrzebny na ich wykonanie.
Koncentrując uwagę na bardzo wąskim zakresie prac, czyli procesach związanych z obliczeniami wytrzymałościowymi oraz komputerowymi symulacjami dużych odkształceń konstrukcji cienkościennych, można wyróżnić kilka metod wykorzystywanych w przemyśle. Umożliwiają one przeprowadzenie analizy, której celem jest zwiększenie bezpieczeństwa biernego projektowanych środków transportu. Metoda elementów skończonych (MES) stanowi rdzeń najpowszechniej wykorzystywanych narzędzi obliczeniowych. Modele MES składają się z dużej liczby elementów, co powiązane jest z zapotrzebowaniem na moce obliczeniowe oraz czas potrzebny na otrzymanie wyników symulacji.
W stadium projektu, kiedy szczegółowe odwzorowanie detali konstrukcyjnych nie odgrywa najważniejszej roli, dobrym uzupełnieniem w procesie projektowania staje się metoda makroelementów (MME).
Metoda makroelementów swym opisem matematycznym definiuje procesy deformacji belek cienkościennych. Odzwierciedla mechanizmy charakteryzujące się dużymi zmianami krzywizn oraz rozciąganiem materiału, w wyniku których tworzone są skomplikowane kształty fałd plastycznych, a w procesie ich tworzenia rozpraszana jest energia. Unikatowy opis zależności kinematycznych towarzyszących progresywnej deformacji konstrukcji cienkościennych pozwala na zredukowanie ilości elementów modelu obliczeniowego. Wraz z nim następuje skrócenie czasu obliczeń. W związku z powyższym MME jest szczególnie pożądana na wczesnych etapach projektowych, kiedy rozpatrywanych jest wiele alternatywnych rozwiązań konstrukcyjnych.
Oprogramowanie MME, Visual Crash Studio (VCS) oraz Crash CAD Calculate (CCC), pozwala na utworzenie uproszczonych modeli wykorzystując metodę makroelementów.
Charakterystyczną cechą, która wyróżnia to rozwiązanie jest sposób tworzenia modeli obliczeniowych. W pierwszej kolejności definiowane są właściwości materiałów konstrukcyjnych. Oprócz wielu podstawowych parametrów, na przykład takich jak gęstość, moduł Younga, liczba Poissona itd., należy podać wartość naprężenia odpowiadającą granicy plastyczności oraz zdefiniować krzywe materiałowe.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 10 (97) październik 2015
