eBook: Diseño basado en la simulación con 3DEXPERIENCE Works

Este eBook está patrocinado por Dassault Systèmes.

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EBOOK: DISEÑO BASADO EN LA SIMULACIÓN CON 3DEXPERIENCE WORKS

DISEÑO BASADO EN LA SIMULACIÓNLa simulación es una potente herramienta para analizar y validar el rendimiento real de un diseño. Sin embargo, muchos están descubriendo que la simulación puede hacer aún más. Un número cada vez mayor de equipos de desarrollo de productos está adoptando el diseño basado en la simulación, en el que los ingenieros de diseño utilizan la simulación en fases tempranas y a menudo en el desarrollo de un modelo.

La simulación inicial tiene muchos beneficios potenciales. La simulación puede servir como timón que mantiene los diseños en el buen camino, respondiendo a preguntas como, ¿este nervio es demasiado fino? ¿Este disipador de calor debería ser más grande? ¿Cómo puedo hacer que esta pieza sea más ligera? En última instancia, la capacidad de responder a estas preguntas lo antes posible permite a los equipos dedicar menos tiempo y dinero a la creación de prototipos físicos, reducir el tiempo de comercialización del producto y ofrecer mejores productos a sus clientes.

Un estudio de 2017 del grupo Aberdeen refuerza estas afirmaciones.1 Según el informe, de media, las empresas de fabricación que practican el diseño basado en la simulación invierten un 10 % menos de tiempo y dinero en la creación de prototipos físicos que las empresas más tradicionales. Las empresas que utilizan el diseño basado en la simulación también muestran una reducción general de los plazos de desarrollo de productos, con una media del 13 % inferior a la de sus homólogas tradicionales.

Por supuesto, no es tan fácil como dejar caer un paquete de análisis de elementos finitos (FEA) o de dinámica de fluidos computacional (CFD) en las manos de un ingeniero de diseño. Estas herramientas, tan potentes como son, también pueden ser enormemente complejas. Es importante que los diseñadores puedan utilizar la simulación sin necesidad de realizar una gran inversión en una aplicación ajena.

Muchos proveedores de simulación están buscando formas de desmitificar sus herramientas de FEA y CFD para empaquetarlas de una forma intuitiva que mantenga la complejidad bajo el control de quienes la necesitan, pero que no se la restriegue por la cara a quienes no la necesitan. En lo que respecta al software, este esfuerzo se conoce a menudo como democratización de la simulación.

En este eBook veremos cómo se está democratizando la simulación para los usuarios de SOLIDWORKS a través de la plataforma en la nube 3DEXPERIENCE Works.

(Imagen cortesía de Dassault

Systèmes).

1 La creación de prototipos virtuales frente a los métodos de desarrollo de productos tradicionales (Grupo Aberdeen, 2017)

% de mejora en eltiempo de desarrollo

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EBOOK: DISEÑO BASADO EN LA SIMULACIÓN CON 3DEXPERIENCE WORKS

Los usuarios de SOLIDWORKS tienen varias opciones para incorporar la simulación en sus procesos de diseño. El popular programa de CAD ofrece una amplia gama de herramientas de simulación, tanto internas como externas, que deben satisfacer tanto al principiante como a los analistas expertos en simulación.

En SOLIDWORKS, los usuarios tienen acceso a una serie de aplicaciones de simulación integradas que presentan a los usuarios la conocida interfaz, los menús contextuales y los asistentes para guiar un análisis de SOLIDWORKS. Desde análisis estructurales básicos hasta estudios no lineales avanzados, y desde el análisis de flujo de fluidos hasta la simulación de moldeado por inyección de plástico, los usuarios de SOLIDWORKS nunca tienen que abandonar la aplicación para acceder a herramientas de simulación intuitivas y precisas.

Entre las herramientas de simulación integradas de SOLIDWORKS se incluyen SOLIDWORKS Simulation para el análisis de elementos finitos, SOLIDWORKS Flow Simulation para la dinámica de fluidos computacional y SOLIDWORKS Plastics para la simulación de moldeado por inyección de plástico. Cada licencia de SOLIDWORKS también incluye un paquete gratuito denominado SimulationXpress, que ofrece análisis lineales básicos en piezas individuales.2

En conjunto, SOLIDWORKS Simulation, Flow Simulation y Plastics ofrecen una amplia gama de simulaciones, y la precisión de SOLIDWORKS Simulation se ha validado en un 2 % de las referencias de simulación de la NAFEMS.3 Sin embargo, los usuarios de SOLIDWORKS pueden ir incluso más allá con la simulación. Los usuarios tienen acceso a un conjunto de herramientas de simulación a través de 3DEXPERIENCE Works, una plataforma basada en la nube para usuarios de SOLIDWORKS creada sobre la plataforma 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes.

Ahora, vamos a explorar 3DEXPERIENCE Works.

SIMULACIÓN PARA USUARIOS DE SOLIDWORKS

Captura de pantalla de

SOLIDWORKS Simulation.

(Imagen cortesía de SOLIDWORKS)

2 SOLIDWORKS Simulation Premium, SimulationXpress se amplía para ofrecer análisis lineales en ensamblajes y piezas individuales.

3 Problemas relacionados con las referencias de la NAFEMS (SOLIDWORKS, 2020)

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EBOOK: DISEÑO BASADO EN LA SIMULACIÓN CON 3DEXPERIENCE WORKS

Desde 2013, Dassault Systèmes ha presentado su visión del desarrollo de productos en la nube con la plataforma 3DEXPERIENCE. La plataforma se ha diseñado para funcionar como eje central del software de ingeniería y las herramientas de gestión del ciclo de vida del producto, con una estructura de datos subyacente que permite la comunicación y la colaboración en todas las aplicaciones.

En 2019, para ayudar a los usuarios de SOLIDWORKS a aprovechar los beneficios de su enfoque basado en la nube, Dassault presentó 3DEXPERIENCE Works, un conjunto de aplicaciones basadas en la nube que complementan directamente SOLIDWORKS basado en escritorio. 3DEXPERIENCE Works incorpora una amplia gama de funciones, desde el diseño mecánico hasta la fabricación, desde el diseño eléctrico hasta la gestión, desde el diseño industrial hasta el marketing, y, naturalmente, la simulación.

Las herramientas de simulación disponibles en 3DEXPERIENCE Works abarcan una amplia gama de tipos de análisis, como en SOLIDWORKS Simulation. Sin embargo, 3DEXPERIENCE Works supera a SOLIDWORKS Simulation en análisis no lineales, análisis de contactos, opciones de mallado e informática de alto rendimiento (HPC).

Esto se debe a que las aplicaciones de simulación de 3DEXPERIENCE Works se basan en el solver de FEA Abaqus, que se originó para abordar análisis no lineales y que se ha desarrollado de forma coherente desde finales de los 70. Es el mismo solver utilizado en el paquete de simulación SIMULIA de Dassault y aporta la misma potencia a 3DEXPERIENCE Works.

3DEXPERIENCE Works

La plataforma 3DEXPERIENCE

Works ofrece herramientas

basadas en la nube que

abarcan todo el desarrollo de

los productos. (Imagen

cortesía de SOLIDWORKS)

Modelo de FEA creado en Abaqus.

(Imagen cortesía de Dassault

Systèmes y Ford Motor Company).

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La cartera de 3DEXPERIENCE Works incluye herramientas de simulación para el análisis estructural básico y avanzado, la dinámica de fluidos computacional y la simulación de moldeado por inyección de plástico. Los estudios se pueden ejecutar en hardware local o en la nube mediante créditos que dependen del tamaño y el tipo de estudio. La simulación en la nube proporciona a los usuarios acceso a tantos núcleos como sea necesario para resolver un problema, lo que produce soluciones más rápidas y elimina la necesidad de hardware local costoso.

Al igual que SOLIDWORKS Simulation, las herramientas de simulación disponibles en 3DEXPERIENCE Works se conectan directamente a los modelos de SOLIDWORKS y se puede acceder a ellas desde un vínculo incrustado en la interfaz de CAD. "Ofrecemos un conector de SOLIDWORKS que puede conectar directamente su estación de trabajo de SOLIDWORKS a la plataforma 3DEXPERIENCE, y puede guardar ensamblajes y piezas de SOLIDWORKS en la plataforma", afirma Nicolas Tillet, director de la cartera de productos de Dassault Systèmes.

Gracias a este conector, las actualizaciones del modelo de SOLIDWORKS se reflejan automáticamente en 3DEXPERIENCE Works. Esto elimina la tediosa necesidad de volver a importar modelos o configurar estudios. En breve, 3DEXPERIENCE Works también incluirá compatibilidad con los datos de SOLIDWORKS Simulation, por lo que los materiales de estudio y las configuraciones también se conectarán automáticamente a la plataforma en la nube.

3DEXPERIENCE Works incluye herramientas para:• • Análisis lineal (estudios estáticos, térmicos de estado estacionario,

de frecuencia y de pandeo)• • Análisis lineal avanzado (estudios transitorios modales y armónicos modales)• • Análisis no lineal (estudios estáticos no lineales, térmicos transitorios y

viscoelásticos/fluencia)• • Análisis no lineal avanzado (estudios de dinámica explícita, pospandeo,

vibración aleatoria y frecuencia compleja con posibles efectos de precarga) • • Simulaciones secuenciales en varios pasos• • Estudios de contacto general

SIMULACIÓN CON 3DEXPERIENCE Works

Captura de pantalla de

simulación en la plataforma

3DEXPERIENCE Works. (Imagen

cortesía de Dassault Systèmes).

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ANÁLISIS NO LINEAL

Basada en el solver de FEA Abaqus, la simulación en 3DEXPERIENCE Works es ideal para problemas no lineales. Un reciente informe de investigación basado en encuestas de engineering.com reveló que el 24 % de los usuarios de simulación no lineal utilizan Abaqus, lo que lo convierte en la tercera opción más popular después de SOLIDWORKS Simulation (25 %) y ANSYS (40 %).4 Con más de 40 años de desarrollo, Abaqus ha consolidado una sólida reputación por sus capacidades no lineales.

"La tecnología Abaqus es líder en el mercado del análisis estructural no lineal", declara Tillet.

GRANDES DEFORMACIONES (ELASTÓMEROS)

En el caso de los elastómeros y otros materiales que se deforman de forma considerable (o permanente), el análisis de grandes deformaciones es esencial para comprender el comportamiento real de un cuerpo.

"Esos efectos no son muy lineales, y ABAQUS es muy potente y eficiente para resolverlos", afirma Tillet. 3DEXPERIENCE Works gestiona eficazmente los problemas de grandes deformaciones y permite a los usuarios introducir condiciones de carga realistas con cargas múltiples y secuenciales.

PROBLEMAS DEPENDIENTES DEL TIEMPOAdemás de los análisis estáticos, 3DEXPERIENCE Works ofrece una variedad de herramientas de simulación dinámica con solvers implícitos y explícitos. Los usuarios pueden aplicar cargas secuenciales y dependientes del tiempo para el análisis térmico transitorio, problemas de enganche, pruebas de caída, análisis de impacto y mucho más.

TIPOS DE ANÁLISIS CLAVE EN 3DEXPERIENCE Works

Diferencia en el análisis lineal (izquierda) y el análisis no

lineal (derecha) para un soporte

expuesto a tensiones por

encima del límite elástico del

material. (Imagen cortesía de

SOLIDWORKS)

4 ¿Cuál es el estado de la simulación no lineal? (Engineering.com, 2019)

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TENSIÓN DE CONTACTO

La simulación en 3DEXPERIENCE Works permite a los usuarios configurar automáticamente el contacto entre componentes y analizar las tensiones de contacto. Este tipo de análisis requiere un enfoque no lineal, ya que los contactos pueden deslizarse y cambiar bajo carga operativa.

"Si se tiene mucho contacto, digamos fricción combinada con grandes deformaciones y materiales no lineales (todos los efectos no lineales al mismo tiempo), el análisis podría tardar mucho tiempo", explica Tillet. En estos casos, 3DEXPERIENCE Works y sus funciones de HPC pueden proporcionar soluciones mucho más rápido que la simulación local.

ALTO IMPACTO

3DEXPERIENCE Works ofrece herramientas para simular problemas dinámicos no lineales, como pruebas de caída y otros eventos de alto impacto. De nuevo, estos tipos de simulaciones se benefician enormemente de las funciones de HPC en 3DEXPERIENCE Works.

"Tenemos los solvers de HPC Abaqus para resolver eventos de alta velocidad, como una prueba de caída, un choque o un impacto. Estos eventos ocurren en un periodo de tiempo muy pequeño, y son muy difíciles de calcular. HPC de Abaqus es muy fuerte en eso", afirma Tillet.

Ejemplo de análisis de tensión

de contacto. (Imagen cortesía

de SOLIDWORKS)

Captura de pantalla de

un análisis de impacto en

3DEXPERIENCE Works.

(Imagen cortesía de SOLIDWORKS)

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Hay dos grandes razones para llevar la simulación a la nube: Tiempo y dinero.

La simulación suele ser un proceso largo, en el que los procesadores se deshacen durante horas para converger en un resultado. Y aunque la nube no puede acelerar el tiempo, puede facilitar más recursos para un cálculo. Hay una diferencia enorme entre ejecutar una simulación en cuatro núcleos en una máquina local y en sesenta y cuatro núcleos en la nube.

"Tenemos clientes con los que hemos apreciado la diferencia: 20 horas en SOLIDWORKS Simulation y 40 minutos en 3DEXPERIENCE Works", afirma Tillet. "Así pues, [3DEXPERIENCE Works] será más rápido en resolver esos difíciles problemas".

La nube no solo puede ofrecer resultados más rápidos, sino que también se puede utilizar pagando solo en función del uso, en lugar de una gran inversión inicial en hardware local. Las estaciones de trabajo CAD ya son conocidas por sus brutales especificaciones (y precios), pero incluso las estaciones de trabajo de gama alta no pueden competir con los recursos prácticamente ilimitados de la nube.

¿POR QUÉ SIMULAR EN LA NUBE?

(Imagen cortesía de SOLIDWORKS)

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Para obtener más información sobre cómo pueden los usuarios de SOLIDWORKS aprovechar mejor la simulación, lea el informe de investigación de engineering.com Diseño basado en simulación para usuarios de SOLIDWORKS.

Los usuarios de SOLIDWORKS pueden aprovechar las ventajas del diseño basado en la simulación de muchas formas, tanto si son ingenieros de diseño como analistas expertos. 3DEXPERIENCE Works proporciona un conjunto completo de tipos de análisis y una estrecha conexión con los modelos de SOLIDWORKS. Basadas en el solver Abaqus, las herramientas de simulación de 3DEXPERIENCE Works proporcionan la potencia y profundidad necesarias incluso para los problemas no lineales más complicados.

Gracias a su arquitectura basada en la nube, 3DEXPERIENCE Works ofrece varias ventajas únicas con respecto a otras soluciones de simulación. Por un lado, ofrece los recursos informáticos de la nube para simulaciones que requieren informática de alto rendimiento. Por otro lado, ofrece todos los beneficios de las aplicaciones SaaS: flexibilidad, bajo coste inicial y colaboración más sencilla, por nombrar algunos.

CONCLUSIÓN

(Imagen cortesía de SOLIDWORKS)