Пэм-Крэш - Pam-Crash

Пэм-Крэш это программный пакет от Группа ESI используется для симуляция аварии и проектирование систем безопасности пассажиров, в первую очередь в автомобильной промышленности. Программное обеспечение позволяет автомобильные инженеры для моделирования характеристик предлагаемой конструкции транспортного средства и оценки возможности травмирования пассажиров в нескольких сценариях ДТП.

История

Программное обеспечение возникло в результате исследований, направленных на моделирование аэрокосмических и ядерных приложений. На встрече, организованной VDI (Verein Deutscher Ingenieure ) в Штутгарте 30 мая 1978 г., Группа ESI смоделировали случайное падение военного истребителя на атомную электростанцию [1] Немецкие производители автомобилей приняли к сведению и протестировали применимость нескольких новых коммерческих программ моделирования аварий, в том числе того, что вскоре станет Pam-Crash. Код предшественника этого программного обеспечения моделировал лобовое столкновение всей конструкции легкового автомобиля во время ночной работы компьютера. Это была первая успешная симуляция автомобильной аварии.[2]

На основе Метод конечных элементов (FEM), программное обеспечение позволяет моделировать сложную геометрию, предлагая различные структурные и непрерывные элементы: балки, оболочки, мембраны и твердые тела. В типичном моделировании столкновения оболочки используются для моделирования тонкостенных металлических, пластиковых и композитных компонентов. Балки и стержни также могут использоваться для усиления рам, подвесов и специальных соединений. Программа предлагает широкий спектр линейных и нелинейных материалов, включая эластичные и вязкопластические, включая вспененные материалы и многослойные композиты, вплоть до моделей повреждений и разрушения.[3] Он был использован в первом численном моделировании полного опрокидывания транспортного средства. BMW AG (Bayerische Motoren Werke AG). Программа обеспечивала точное определение структурных деформаций, в то время как экономичное в вычислительном отношении моделирование твердого тела использовалось во время относительно незначительных фаз моделирования деформации и свободного полета.[4]

PAM-CRASH используется на высокопроизводительных компьютерах, включая массивно-параллельные системы. Одним из наиболее критичных по времени аспектов параллельного моделирования является обработка контактов. Результаты со 128-процессорным компьютером показали, что алгоритм поиска контактов обеспечивает лучшую масштабируемость.[5] Инженеры используют моделирование аварии не только для определения конечного результата аварии, но и для пошагового просмотра временной истории. Наблюдение за такими факторами, как складывание бампера при ударе и влияние толщины ребер на деформацию кузова на начальных этапах моделирования, дает представление о том, как повысить ударопрочность конструкции.[6]

Настольная инженерия Журнал в обзоре решения ESI Group Virtual Performance Solution, которое включает это программное обеспечение, сказал: «Вы работаете в нескольких областях анализа с одной базовой моделью, а не с разными моделями для каждого варианта нагрузки. Это оптимизирует ваш рабочий процесс, экономит время и деньги за счет сокращения количества отдельных решателей, которые вам нужно развернуть, и всего этого бизнеса по воссозданию моделей ».[7]

Приложения

Pam-Crash был использован для разработки конструкции поддона стального пола, отвечающей требованиям жесткости на кручение и изгиб, при одновременном уменьшении ее веса на 50% и количества деталей на 70%.[8]

В другом приложении программное обеспечение было динамически связано с программой безопасности пассажиров. МАДИМО. В исследовании изучалось взаимодействие Гибрид III манекен для столкновения и пассивная удерживающая система подушки безопасности и наколенника при лобовом ударе. Получено хорошее согласие с экспериментальными данными.[9]

Исследователи из Университет Северной Каролины и Государственный университет Миссисипи смоделированные сценарии аварии на Крайслер Неон легковой автомобиль, использующий эту программу и LS-DYNA, еще один код моделирования сбоя. Данные испытаний и результаты моделирования очень хорошо коррелировали с небольшими расхождениями в отношении общей ударной деформации, видов отказа компонентов, скорости и ускорения в различных точках транспортного средства.[10]

Программное обеспечение использовалось для оценки проблем безопасности на морской платформе Beryl Bravo в Северном море, эксплуатируемой ExxonMobil. Он был использован для проведения численного моделирования динамической реакции конструкции на сценарии взрыва. Расчетные модели программы согласовывались с экспериментальными результатами и использовались для руководства процессом проектирования новых противовзрывных стен.[11]

Программа используется производителями автомобилей для повышения их рейтинга в программах оценки новых автомобилей (NCAP), используемых для оценки показателей безопасности конкурирующих моделей автомобилей. Эти программы включают Euro NCAP и Japan NCAP, а также аналогичную рейтинговую систему, предоставляемую Национальная администрация безопасности дорожного движения (НАБДД).[12]

Рекомендации

  1. ^ Э. Хауг. (1981) "Технический анализ безопасности с помощью разрушающих численных экспериментов", EUROMECH 121, Польская академия наук, Инженерные операции 29(1), 39–49.
  2. ^ Э. Хауг, Т. Шарнхорст, П. Дюбуа (1986) "FEM-Crash, Berechnung eines Fahrzeugfrontalaufpralls", VDI Berichte 613, 479–505.
  3. ^ Эрик Местро, Райнальд Лонер. «Моделирование подушки безопасности с использованием соединения жидкость / конструкция». 34-е собрание и выставка по аэрокосмическим наукам, Рино, Невада, 15–18 января 1996 г.
  4. ^ А.К. Пикетт, Х.Г. Хок, А. Пот и У. Сехрепфер, «Анализ аварийности полного автомобильного испытания на опрокидывание с использованием смешанного твердого тела и явного подхода конечных элементов» VDI Berichte 816, с. 167-179.
  5. ^ Ян Клинкемайли, Ханс-Георг Гальбас, Отто Кольп, Клеменс Август Толе и Стефанос Влахуцис. «Высокая масштабируемость параллельного PAM-CRASH с новым алгоритмом поиска контактов.” Конспект лекций по информатике. 2010 Том 1823.
  6. ^ Л. Дурренбергер, Д. Эвен, А. Молинари1 и А. Русинек. «Влияние траектории деформации на ударные свойства конструкции противоударного бокса с помощью экспериментального и численного подходов». J. Phys. IV France 134 (2006) 1287-1293.
  7. ^ Энтони Дж. Локвуд, «Выбор редактора: ESI выпускает Virtual Performance Solution 2010». Настольная инженерия. Июль 2010 г.
  8. ^ М. Каррера, Дж. Куартеро, А. Миравете, Дж. Джергеус, Кай Фредин. «Поведение напольной панели из углеродного волокна при столкновении.” Международный журнал автомобильного дизайна. Том 44, Номер 3-4 / 2007, Страницы: 268 - 281.
  9. ^ Райнер Хоффман, Дирк Ульрих, Жан-Батист Протар, Харальд Вестер, Норберт Йен, Томас Шарнхорст. «Конечно-элементный анализ взаимодействия удерживающей системы пассажиров с PAM-CRASH». 34-я конференция по автокатастрофам, Орландо, Флорида, 4–7 ноября 1990 г.
  10. ^ К. Соланки, Д.Л. Оглсби, К. Бертон, Х. Фанг, М.Ф. Хорстемейер. «Моделирование аварийной стойкости, сравнивающее Pam-Crash и LS-DYNA в методах CAE для определения аварийности транспортных средств и систем безопасности пассажиров и критически важных для безопасности систем. » Общество Автомобильных Инженеров. 2004 г.
  11. ^ P.H.L. Groenenboom, P.J. van der Weijde, D.N. Gailbraith, P. Jay. «Виртуальное прогнозирующее тестирование и виртуальное прототипирование в технике безопасности». 5-я Международная конференция по морским сооружениям - управление рисками и целостность, Лондон, 1996 г.
  12. ^ Филипп Шпетманн, Корнелиус Херстатт, Стефан Х. Томке. «Развитие моделирования аварий и его влияние на исследования и разработки в автомобильной промышленности». Международный журнал разработки продуктов. Том 8, Номер 3/2009.