אנליזות SOLIDWORKS SIMULIA במבחני הרס ROPS ו-FOPS בתעשיית הציוד התעשייתי
פועלים, העובדים על טרקטורים חקלאיים ומכונות הפועלות באתרי בניה, חשופים כמעט על בסיס יומי לסכנות שונות, בפרט לסכנת התהפכות של המכונה ונפילת חפץ כבד על גג הקבינה של המכונה. על מנת לשמור על בטיחות המפעיל מכונות אלו מצוידות במבני הגנה מיוחדים.
מבחני הרס ROPS ו-FOPS הן בדיקות פיזיות חשובות מאוד בתעשיית הציוד התעשייתי.
מיותר להגיד שביצוע בדיקות אלו הוא תהליך מורכב ביותר שעולה לחברות בלא מעט זמן וכסף.
במאמר זה נראה כיצד מבצעים את הבדיקות האלו באמצעות פתרונות SOLIDWORKS SIMULIA על מנת להקל על התהליך ולאפשר לבצע את הבדיקות עוד בשלבי התכנון המוקדמים בגישת ה- SIMULATION DRIVEN DESIGN.
לצפייה בכתבה במגזין https://www.theyeshivaworld.com לחץ כאן
על מנת לאשר מבנה מכונה או תא נהג, הוא נדרש לעמוד במבחני הרס, על שניים מהמבחנים נדבר כאן.
מה הם מבחני ROPS & FOPS ?
Roll-Over Protective Structures (ROPS) ISO 3471:2008
Falling-Object Protective Structures (FOPS) ISO 3449:2009
ROPS הוא מבחן הרס שבו עומס כמעט סטטי מופעל על המבנה עד שמגיעים לכוח או אנרגיה קבועים, תוך הימנעות מהתמוטטות המבנה והתנגשות בין המבנה לנפח המדמה את מפעיל המכונה.
FOPS הוא מבחן הרס שבו חפץ בדיקה כבד מופל אנכית על המבנה קרוב למפעיל המכונה בעוצמה מוגדרת מראש.
בסרטון בקישור הבא אפשר לראות כיצד מבצעים את הניסויים האלו בתעשייה:
RESEMIN
אנו ננסה לבצע את הבדיקות האלו על מכונה של חברת RESEMIN . המכונה משמשת לעבודות שונות במכרות, סביבה הנחשבת מסוכנת ביותר.
>>לצפייה במגזין www.rasemin.com
SIMULIA
על מנת לדמות את הבדיקות המורכבות האלו אנו נשתמש בסימולציות אלמנטים סופיים מבית SIMULIA SOLIDWORKS. הסיבה שבה בחרנו ב SIMULIA היא שמדובר בעיה דינאמית לא-לינארית מורכבת מאוד שדורשת שימוש בפותרנים מיוחדים.
עוד כמה דברים שיש ב SIMULIA שיעזרו לנו פה הן:
- מנוע חישוב עוצמתי IMPLICIT & EXPLICIT של ABAQUS
- שיטת MULTI-STEP המאפשרת לחלק תהליכים מורכבים לשלבים פשוטים
- יכולת הרצה בענן עם 144 ליבות שמאפשרת לפתור סימולציות מורכבות מהר על מחשב נייד רגיל.
- אפשרויות MESH רחבות מאוד(בין הייתרHEX ELEMENT) המאפשרות לדמות את המודלים בצורה מדויקת תוך שמירה על כמות אלמנטים נמוכה.
- הגדרות CONTACTS אוטומטית החוסכות זמן רב בבניית מודל האלמנטים הסופיים.
SIMULIA התמודדה בקלות עם המשימה המורכבת הזאת וסיפקה תוצאות מדויקות לבעיה.
לשמחתי כל הבדיקות עברו בהצלחה. כמובן שלא תמיד המצב הוא כזה וחלק גדול מהמקרים התצאה היא כשל או מה שאנו מכנים תכנון Over-design.
מציאת הנקודה האופטימלית הזאת, היא אחת הסיבות העיקריות לשימוש בכלי סימולציה, המאפשרים לא רק לבצע וולידציה סופית אלא גם אופטימיזציה תוך כדי התהליך.
תוצאות מבחן ROPS :
תזוזות (צד ימין) ומאמצים (בצד שמאל)
תוצאות מבחן FOPS:
תזוזות (צד ימין) ומאמצים (בצד שמאל)
עוד כמה תמונות בחתך:
אנימציה של ההתנגשות:
סרטון המראה את התקדמות גל ההלם
לסיכום,
ביצוע בדיקת הרס שונות, בפרט הבדיקות שראינו היום ROPS ו FOPS הוא תהליך לא פשוט. אבל שימוש בכלי אנליזה במקרים אלו יהיו כדאיים במיוחד. בין היתרונות שנקבל:
- שחזור מדויק של הניסוי על ידי סימולציה מאפשר לקצר משמעותית את ה Time-To-Market ולחכוך בהמון אבי-טיפוס.
- ברגע שמכניס לתהליך הפיתוח כלי סימולציה בשלב מוקדם – אפשר לבטל הרבה נעלמים. זה יאפשר לתת הערכות זמנים ועלויות מדויקות יותר לתהליכי הפיתוח.
- מתפנים יותר משאבים וזמן למהנדסים לפתח מוצרים טובים יותר.
- השימוש בסימולציה בעצם נותנת לנו אב-טיפוס וירטואלי שזמין לכל בדיקה שאנו צריכים לבצע היום או מחר.
