2018年10月2日 星期二

乘長風破萬里浪-看LS-DYNA在船舶設計應用-1


    LS-DYNA2010年後,就新增了許多關於可壓縮流(CESE)及不可壓縮流(ICFD)的功能。這功能並不是單獨存在的,而是可以與結構進行耦合。簡單來說,您手上的CFD系統只能做流場分析,或是要另外加掛其它系統做結構分析,建議您可以考慮棄暗投明了~~這樣的功能可以用在很多不同的領域上。今天先由船舶工業說起。但應用很廣,所以分集播出.....

      對於船舶業來說,全世界早已是很多單位在用LS-DYNA,問題是大家都很低調。

有一篇文章值得推薦,它把LS-DYNA可以用在船舶工業的大方向,都做了一個簡單概要的介紹:
https://www.dynalook.com/european-conf-2003/ls-dyna-applications-in-shipbuilding.pdf

l   船體碰撞
海事糾紛其中一個損失較大的就是水面碰撞。這篇文章主要針對船體-潛艦的碰撞及船對船碰撞做說明。
他們呈現的模型都很簡單,最主要是拿來做說明,我猜測沒有一家潛艦設計公司會把細部設計都呈現出來。不過,這裡可以略知其研究概要:以此圖為例:在水深10.6,12節船速,研究船艏碰撞潛艦時可能發生的損害。





至於船體對船體,則是研究的家常便飯。這篇文章內也呈現了研究結果。結果很準吧....不要再問了~~



l   水下爆破(Underwater Shock Analysis, USA)
在船舶工業中,台灣目前最缺乏的研究技術主題應該是在水下爆破,若對這個主題有興趣,建議您可以看一下這篇維吉尼亞理工學院暨州立大學,依維基百科說,這個學校的科研費用高達5.13億美金.是美金.是全學的科研費,真是嚇死寶寶了~~~
照下圖這個研究,的確口袋不夠深,要做也很難;但用模擬,應該就可以省下不少錢。

我不知道台灣要造獵雷艦,潛水艇,軍艦,應該是真的~這買設計應不是難事。但自己要設計,一定會遇到各式各樣的挑戰。若要減少這樣的研究風險,使用LS-DYNA進行相關分析可以減少很多開發風險。

2018年9月25日 星期二

風動?幡動?仁者心動?都不是啦,是流固耦合!


  • 從youtube認識流體力學現象

氣彈(AeroElastic)現象所引起的振顫(Flutter),是一個很經常看到的自然現象;這個問題很出名,例如流體(無論是空氣還是液體)經過一個圓柱,由於流體壓差及多種變化因素,產生分離現象,造成許多渦流。以前在教科書只能用談論及一堆數值推導,現在看youtube比較容易想像得到。現在學生真是幸福啊~~

還沒講完~~這種現象對於剛體也沒有問題,但是對於撓性體問題就多了,現實生活就是所有物體都會變形啊~~,因為隨著空氣的振盪,同時引起結構體的振動,風吹過旗子,旗子飄動就是這種很有趣的現象。
結構體受外力也不是什麼太大的問題,結構不就是拿來受力嗎?但結構最怕就是2:過大的力量及共振的力量。若這個外力(風力)振動的頻率,等同於結構體振動的頻率,那就挫屎了~~
l   土木工程上的挑戰
最經典的教材就是塔科馬海峽吊橋,影片就是這樣子:

在土木工程當中,成立了風工程這樣的學門,並且我們國家營建訂定了相關的法規,就是在解決這樣的問題。(建築物耐風設計規範及解說),留意一下,這是一個設計規範,它只解決了一小部份基礎型態的風壓設計,及依地制宜的參數,強迫工程師去思考這樣問題的解決方法,並沒有解決工程上的問題。
l   機械工程的問題
交通工程上這問題真的是不小,不妨先看看NASA做過的經典研究:

飛機在飛行中造成控制翼面的振顫,輕則造成不易控制,重則造成機毀人亡。飛機研發的過程中,一定會有許多的問題需要解決,IDF設計研發的過程中,就發生了伍克振上校為了進行更多研究搜集及保存戰機,犧牲了一位伍克振上校。個人希望各位看倌好好地看一下伍將軍的故事,瞭解開發戰機的風險,還有多少人的默默投入,為的是保有國防能力的自製性。

以上兩個現像只是為了讓大家知道,Flutter造成的問題是很大的。所有風力所造成的災害,可能不是只有風大的問題,Flutter造成的振動進而發生疲勞破壞,會是工程設計人員重大挑戰。

l   禪宗的故事來看Flutter的問題
有一次六祖惠能法師在廣州聽法,現場旗幡票說法印宗法師問:是風動?還是幡動?現場聞法者熱烈討論。六祖惠能法師說了一個很有名的公案:不是風動,不是幡動,仁者心動。
CAE來說:風動的問題交給CFD,幡動的問題交由FEA/Structure.但是仁者心動的問題,就交給流固耦合吧~~
FSI(Fluid and Structure Interaction)在模擬上可說是傷透腦筋的分析課題。術業有專攻,一般CFD的軟體要寫到結構大變型,或是結構分析的人要寫到CFD,這都是很多人窮盡一生在研究的問題,兩者要耦合,在交界及資料的處理,就是一項挑戰。過去我們在做這個問題,時常要做兩個軟體資料交換及運算;現在,LS-DYNA在一個軟體界面輕易解決這個問題。
看一下我們自己做的分析,記得留意垂直尾翼的振顫現象喔.....


2018年9月20日 星期四

使用LS-DYNA建立材料模型時的觀念

我們收到顧客問到一個經常問到的類似問題:"LS-DYNA手冊裡 是否有關於鋁的機械性質探討及24號材料卡的範例"
LS-DYNA裡有許多材料模型,如:mat_003,mat_018,mat_024都可模擬金屬的行為。因此您需要知道的是每一種材料"模型"的含意。例如,我們在以下影片裡都有說明材料模型裡參數,及填寫的方法。記得要訂閱我們的頻道喔......(或是直接點選以下的連結,就到相關的秒數)
https://youtu.be/tPyeFysn0VM…


接下來,您就要找到資料或實驗,來填入相關的數值。

2018年8月15日 星期三

不只是CAE而已,而是創造價值的利器


產品研發,是不論東西大小,而是在於找到答案的精神。
我今天收到一個客戶line給我感謝訊息,沒想到,CAE不只是研發工具,而是市場行銷的利器!!在這裡分享一下:
高爾夫球tee,是一項微不足道的小東西。在球場,打一場球送您幾枝,很多人想:幹麼做研發?但魔鬼就藏在細節中。