Kon Simuloinnin Rakentaminen Janne Ojala

Samankaltaiset tiedostot
Simulation and modeling for quality and reliability (valmiin työn esittely) Aleksi Seppänen

Mat Systeemien identifiointi, aihepiirit 1/4

Integrointialgoritmit molekyylidynamiikassa

Johdantoa. Jokaisen matemaatikon olisi syytä osata edes alkeet jostakin perusohjelmistosta, Java MAPLE. Pascal MathCad

Moniteknisen tuotteen virtuaalisuunnittelun konsepti. Työkoneiden tuotetiedonhallinta -seminaari Jari M Ahola, VTT

Kokemuksia ja näkemyksiä teollisuusmatematiikan koulutuksen kehittämisestä

Moldex3D-FEA Interface to Abaqus Case: Suunto Ambit

6101 Vääntöteoriat. Teknillisen mekaniikan kandidaatintyö

Kon Mekanismiopin perusteet

Kurssin esittely (syksy 2016)

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Tulevaisuuden teräsrakenteet ja vaativa valmistus. 3D-skannaus ja käänteinen suunnittelu

Tuotannon simulointi. Teknologiademot on the road -hanke

Identifiointiprosessi

Aalto-yliopisto Insinööritieteiden korkeakoulu

Osaamisperustaisuuden arviointia tentillä

Voimat mekanismeissa. Kari Tammi, Tommi Lintilä (Janne Ojalan kalvoista)

MATEMAATTIS- LUONNONTIETEELLINEN OSAAMINEN

Sustainable steel construction seminaari

4. Käyrän lokaaleja ominaisuuksia

Matemaattisesta mallintamisesta

KONETEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA MONIKAPPALEDYNAMIIKAN OHJELMISTOT. Joonas Kääriäinen

SIMULINK 5.0 Harjoitus. Matti Lähteenmäki

Harjoitustyö 3. Heiluri-vaunusysteemin parametrien estimointi

Koneenrakennuksen ja talonrakennuksen digitaalisten tuoteprosessien vertailu. Seminaariesitelmä , Tampere

TUKIMATERIAALI: Arvosanan kahdeksan alle jäävä osaaminen

Parametristen mallien identifiointiprosessi

Mekanismisynteesi. Kari Tammi, Tommi Lintilä (Janne Ojalan kalvojen pohjalta)

Fysiikan perusteet. SI-järjestelmä. Antti Haarto

Luento 4: Liikkeen kuvausta, differentiaaliyhtälöt

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Advanced Test Automation for Complex Software-Intensive Systems

Lakkautetut vastavat opintojaksot: Mat Matematiikan peruskurssi P2-IV (5 op) Mat Sovellettu todennäköisyyslaskenta B (5 op)

Juha Merikoski. Jyväskylän yliopiston Fysiikan laitos Kevät 2009

Lisäykset, poistot ja muutokset lukuvuoden opetusohjelmaan Osastoneuvosto

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

Kurssin opettajat, tavoitteet ja käytänteet (kevät 2016) MS-C2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Matematiikan opetuksen kehittäminen avoimen lähdekoodin ohjelmistojen avulla Petri Salmela & Petri Sallasmaa

T Rinnakkaiset ja hajautetut digitaaliset järjestelmät Stokastinen analyysi

Mat Systeemien identifiointi

hyvä osaaminen

Parametristen mallien identifiointiprosessi

Chapter 1. Preliminary concepts

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

hyvä osaaminen. osaamisensa tunnistamista kuvaamaan omaa osaamistaan

6101 Vääntöteoriat. Teknillisen mekaniikan kandidaatintyö

Tietotekniikan laitoksen uusi linja

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

6 TARKASTELU. 6.1 Vastaukset tutkimusongelmiin

Mika Masti, ABB Oy Drives/Teknologia, EMC ja taajuusmuuttajat, simuloinnin näkökulmasta

1 Komparatiivinen statiikka ja implisiittifunktiolause

FYSA210/2 PYÖRIVÄ KOORDINAATISTO

Konesalin jäähdytysjärjestelmän mallinnus, simulointi ja optimointi. To Merja Keski-Pere

Kurssin esittely. Kurssin esittely. MS-C2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Fysiikka 1. Dynamiikka. Voima tunnus = Liike ja sen muutosten selittäminen Physics. [F] = 1N (newton)

Yleistä. Aalto-yliopisto Perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

3. Simulaatioiden statistiikka ja data-analyysi

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Seurantalaskimen simulointi- ja suorituskykymallien vertailu (valmiin työn esittely) Joona Karjalainen

5. Luento: Rinnakkaisuus ja reaaliaika. Tommi Mikkonen,

TFM-tutkinto-ohjelma, tekniikan kandidaatin tutkinnon pääaineet lv Teknillinen fysiikka Matematiikka Mekaniikka Systeemitieteet

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Kon Monikappalesimulointi Janne Ojala

How to Support Decision Analysis with Software Case Förbifart Stockholm

Optimoimalla Kilpailukykyä. Image courtesy of Altair

Tehokkaiden strategioiden identifiointi vakuutusyhtiön taseesta

ITÄ-SUOMEN TAVARALIIKENNETUTKIMUS RASKAAT KULJETUKSET

MIKROAALTOUUNI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Tuomas Karri i78953 Jussi Luopajärvi i80712 Juhani Tammi o83312

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 01: Johdanto. Elementtiverkko. Solmusuureet.

Artec TDSM 3D Skanneri 3D mallit ja animaatiot nopeasti, myös liikkuvasta kohteesta

Testaus ja säästöt: Ajatuksia testauksen selviämisestä lama-aikana

Onnistunut Vaatimuspohjainen Testaus

Kevät Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos

Oleelliset vaikeudet OT:ssa 1/2

Optimaalisen tarkastusvälin määrittäminen suun terveydenhuollossa

Ennustamisesta suunnitteluun Mitä jos

Mat Työ 1: Optimaalinen lento riippuliitimellä

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Rexroth Engineering Työkalumme tehokkaaseen suunnitteluun ja järjestelmien optimointiin

Laskun vaiheet ja matemaattiset mallit

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luento 2: Liikkeen kuvausta

Projektisuunnitelma. Radio-ohjattavan pienoismallin mekatroniikan ja ohjelmiston kehitys

Parempaa äänenvaimennusta simuloinnilla ja optimoinnilla

Janne Juhola

Kurssin esittely. Kurssin esittely. MS-C2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1

SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA 2010

Luodin massajakauman optimointi

Logistiikkajärjestelmien mallintaminen - käytännön sovelluksia

JATKUVATOIMISET MITTAUKSET VEDENLAADUN MALLINNUKSEN APUNA

Sovelletun fysiikan laitos Marko Vauhkonen, Kuopion yliopisto, Sovelletun fysiikan laitos Slide 1

Mitä taitoja tarvitaan tekstin ymmärtämisessä? -teorian kautta arkeen, A.Laaksonen

Laskun vaiheet ja matemaattiset mallit

Pro Desim Tuotekehityksen simulaatiomenetelmä

Säätötekniikan matematiikan verkkokurssi, Matlab tehtäviä ja vastauksia

BM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 7, Kevät 2018

Transkriptio:

Kon 16.4011 Simuloinnin Rakentaminen Janne Ojala

Simulointi käytännössä 1/3 Simulaatiomalleja helppo analysoida Ymmärretään ongelmaa paremmin - Opitaan ymmärtämään koneen toimintaa ja siihen vaikuttavia tekijöitä Numeerisessa mallissa voi mitata mitä vaan - Säästetään aikaa ja rahaa kun testausta voidaan nopeuttaa - Voidaan testata tilanteita, jotka olisivat todellisuudessa vaikeita, vaarallisia tai mahdottomia järjestää. Malleja voidaan parametrisoida - Voidaan nopeasti kokeilla ja optimoida kokonaisuuksia - Mekanismien mitoitus helpottuu 2

Simulointi käytännössä 2/3 Aikaa ja rahaa säästyy Kallis prototyypein rakentelu vähenee - Variointi lähes ilmaista - Testausta voi lisätä - Eri vaihtoehtoja voi vertailla Institutionaalinen tieto karttuu tehokkaasti Mallit helppo tallentaa uudelleenkäytettävään muotoon - Parantaa kommunikaatiota Mallia voi käyttää toisen suunnittelutehtävän tukena - Säätöjärjestelmän voi suunnitella virtuaalimallia käyttäen - Lakestaan kuormitukset FEA ohjelmalle 3

Simulointi käytännössä 3/3 Luonnonilmiöiden tutkiminen Värähtelyt - Moodianaalyysi Dynaamisten kuormitukset voidaan määrittää Järjestelmän sisäiset vuorovaikutukset voidaan selvittää - Herkkyysanalyysi Simulointiohjelmaa voi käyttää laskukoneena 4

Simulointi teoriassa Koneiden ja laitteiden toiminta kuvataan yhtälöillä. Yhtälöt perustuvat yleisesti tunnettuihin fysiikan lakeihin. Yhtälöt muokataan numeerisen analyysin kannalta tehokkaaseen muotoon. Kaikki yhtälöt ratkaistaan samanaikaisesti. Näin voidaan tutkia järjestelmän emergenttejä ominaisuuksia 5

Simuloinnin hidasteet 1/3 Aloituskynnys korkea Käyttöönotto - Investoinnit ohjelmistoon ja ammattitaitoiseen työvoimaan - Ongelma Suomen pienelle ja keskisuurelle teollisuudelle Todellinen hyöty saavutetaan vasta, kun koko tuotekehitysprosessi on tietyllä teknisellä tasolla - Alussa hyödyt minimaaliset Tiedonsiirto on ongelmallista Voi vaatia omien kommunikointityökalujen ohjelmointia. Merkittävä hidaste suunnittelun kannalta 6

Simuloinnin hidasteet 2/3 Lähtötiedot Saatavuus ja tarkkuus ongelmana. Tulokset ovat yhtä hyviä kuin epätarkimmat lähtötiedot. Riittämättömillä lähtötiedoilla ei voida taata simulaation hyödyllisyyttä. Simuloinnilla voidaan kuitenkin verrata muutosten vaikutuksia laitteen käyttäytymiseen vertailemalla tuloksia perustilanteeseen. 7

Simuloinnin hidasteet 3/3 Käyttäjän taidot Uudehko ala, osaajia vielä vähän? - Simulointiohjelmat laajoja. - Hyvä hallinta vaatii usean vuoden kokemuksen. Simulointitehtävissä vaaditaan osaamista seuraavilta aloilta: matematiikka statiikka mekatroniikka FEM Ohjelmointi fysiikka dynamiikka CAD säätötekniikka tuotetietous Onko kyseessä keskiverto DI vai yli-ihminen? 8

Mallinnusprosessi Mallinnuksen ja simuloinnin tarkoitus - Mikä on mallin tarkoitus? - Oletko kiinnostunut systeemin liikkeestä, staattisesta tasapainosta vai dynaamisesta käyttäytymisestä? - Käytätkö samaa mallia yhteen tiettyyn simulointiin vai tehdäänkö sillä myöhemmin muita simulointeja kenties erilaisilla parametreilla? - Mitä tietoja tarvitset tuloksina? - Mitkä kohdat ovat olennaisia tutkittavan asian kannalta? - Onko kohtia, joita voidaan yksinkertaistaa tarkkuuden kärsimättä? - Miten analysoinnin tarkkuus vaikuttaa tulosten hyödynnettävyyteen? Keskity olennaiseen! 9

Valitse tarkoitukseen 1/4 sopiva työkalu Matemaattiset ohjelmistot, erikoisohjelmat + tehokas laskenta, optimoitu juuri tarkoitukseensa - vaatii yhtälöiden johtamisen ja muodostamisen - paljon virhemahdollisuuksia - mallin tai tilanteen muuttaminen työlästä Usein tarkoituksenmukaista! Mathematica Matlab MathCAD Maple 10

Valitse tarkoitukseen 2/4 sopiva työkalu CAE (Creo, Solidworks Catia, jne) kinematiikka, perusdynamiikka + integrointi muuhun suunnitteluympäristöön + ei vaadi yhtälöiden johtamista + muunneltavuus + parametrisointi - ominaisuudet ei vielä riitä reaalimaailman kuvaamiseen 11

Valitse tarkoitukseen 3/4 sopiva työkalu FEA lineaarinen epälineaarinen lämpö virtaus sähkömagnetismi mekaniikka - Hankala - Raskas 12

Valitse tarkoitukseen 4/4 sopiva työkalu MBS kinematiikka, täydellinen dynamiikka + ei vaadi yhtälöiden johtamista + muunneltavuus + parametrisointi + vuorovaikutus CAE-, FEA- ja säätöjärjestelmäohjelmistojen kanssa + avoimuus (= itse ohjelmoitavat elementit) mallinnusominaisuudet verrattuna CAE-ohjelmiin ei yhtä tarkkaa tietoa laskennasta kuin matematiikkaohjelmilla 13

Valitse tarkoitukseen 4/4 sopiva työkalu MBS kinematiikka, täydellinen dynamiikka + ei vaadi yhtälöiden johtamista + muunneltavuus + parametrisointi + vuorovaikutus CAE-, FEA- ja säätöjärjestelmäohjelmistojen kanssa + avoimuus (= itse ohjelmoitavat elementit) mallinnusominaisuudet verrattuna CAE-ohjelmiin ei yhtä tarkkaa tietoa laskennasta kuin matematiikkaohjelmilla 14

Ympäristö TYÖ- PROSESSI Voima MEKANISMI Asema TOIMI- LAITTEET Voima Asema Asema, nopeus, kiihtyvyys Ohjaus Asema, nopeus, kiihtyvyys OHJAUS- JÄRJESTELMÄ KÄYTTÄJÄ Referenssi 15

Mallinnusprosessi (Tavoite) CAD Säätö MALLI FEM Simulointi 16

Massa, painopiste, hitausmomentit Nivelpisteet Sopivat nivelet = vapausasteet Muista, että reaalimaailma matemaattinen maailma Testaa eli simuloi jo mallinnusvaiheessa, mahdollisimman usein. 17

Tulosten järkevyys Näppituntuma Vertailu aikaisempiin tuloksiin Vertailu analyyttisiin tuloksiin Vertailu mittaustuloksiin 18

Tarkenna mallia. Päättele mistä epätarkkuus johtuu. Lisää ominaisuuksia malliin. Käytä hyväksesi muuttujia. Etsi parhaat arvot niille. 19

Optimoi mallisi optimointityökalujen ja parametrien avulla. Malli voidaan tarvittaessa automatisoida. 20

Mallintamisen kultaiset säännöt 1. Jos et ymmärrä miten systeemi toimii luonnossa, et voi tehdä siitä toimivaa mallia. 2. Mallinna aina reaalimaailmaa, silloin lopputulos on toivottu. 3. Vältä arvojen vetämistä hihasta. Kaikilla kertoimilla ym. arvoilla tulee olla jokin fysikaalinen perusta. 4. Jos et ymmärrä mallinnuksessa jotain yksityiskohtaa, älä etene, ennenkuin selvität sen itsellesi. 5. Jos analysoinnissa malli käyttäytyy omituisesti, älä etene ennenkuin olet selvittänyt miksi niin tapahtuu. 21

ADAMS malli koostuu Rajoitteista Voimista Osista Liikkeistä Kontakteista Mittauksista 22