Jak symulacja pomaga świadomie podejmować ważne decyzje – przykłady i rozwiązania

| Technika

Projektowanie anten, które wchodzą w skład infrastruktury komunikacyjnej, jest kluczowym czynnikiem decydującym o rozwoju firm opierających się na nowych technologiach. I to zarówno z obszaru urządzeń powszechnego użytku, Internetu Rzeczy czy motoryzacji, ale także podboju kosmosu. Inżynierowie w tych firmach mierzą się z wysoką konkurencyjnością, presją, aby oddać produkt szybciej, także uwarunkowaniami prawnymi nakładającymi obowiązek spełnienia przez urządzenie odpowiednich norm kompatybilności elektromagnetycznej. W jaki sposób organizacje radzą sobie z tymi problemami za pomocą narzędzi dostępnych na rynku? Które rozwiązania mogą zostać zaadaptowane na gruncie podmiotów chcących się efektywnie rozwijać?

Jak symulacja pomaga świadomie podejmować ważne decyzje – przykłady i rozwiązania

Przykładem może być firma działająca w sektorze rozwiązań dla komunikacji satelitarnej i pojazdów kosmicznych. Jednym z kluczowych aspektów jest używanie elektronicznie sterowanych szyków antenowych pracujących na częstotliwościach kilkudziesięciu gigaherców. Jakie wiążą się z tym wyzwania? Synteza tego typu konstrukcji oraz ich symulacyjna weryfikacja w celu minimalizacji liczby powstających prototypów. Ze względu na gabaryty anten i bardzo małe długości fal, jawna analiza numeryczna takich konstrukcji wymaga mocnego zaplecza komputerowego. Jednak dzięki metodom przyspieszenia tych obliczeń możliwe było ponaddziesięciokrotne skrócenie czasu symulacji. A to przełożyło się na satysfakcjonujące wyniki i zmniejszenie kosztów produkcji.

Tak więc, dlaczego i z jakich narzędzi dostępnych na rynku korzystają firmy, którym zależy na ograniczeniu popełniania błędów w procesie projektowania?

Jak w codziennej pracy pomagają analizy numeryczne

Tworzenie i udoskonalanie produktu wykorzystującego komunikację antenową wymaga testowania go pod kątem oddziaływania różnych zjawisk fizycznych: mechanicznych, przepływowych, termicznych oraz elektromagnetycznych. Praktyką, która skutecznie obniża ryzyko popełnienia błędu i ogranicza potrzebę tworzenia licznych prototypów, jest zastosowanie oprogramowania do symulacji komputerowych. Mówiąc wprost: celem zastosowania oprogramowania do analiz numerycznych jest zwiększenie szans pomyślnego przejścia testów przez opracowywany prototyp i szybsze wypuszczenie produktu na rynek.

Stosując oprogramowanie do analiz numerycznych, prototyp można poddać wirtualnym testom oraz optymalizować jego konstrukcję i parametry pod kątem niezawodności, wytrzymałości oraz kosztu. Na rysunku poniżej przedstawiono wyniki badań częstości i postaci drgań własnych. Umożliwiają one sprawdzenie, czy układ obciążony zgodnie z panującymi w miejscu montażu warunkami nie będzie podatny na rezonans mechaniczny, co może skutkować skróceniem żywotności układu lub zniszczeniem (rys. 1).

 
Rys. 1. Częstości oraz odpowiadające im postacie drgań własnych płytki PCB

Rozwiązania, które zadziałały w praktyce – dlaczego warto wziąć udział w Symkom Conference?

Analizy przypadku jak ten powyżej, ale także z innych dziedzin fizyki, są tematami poruszanymi podczas Symkom Conference – Spotkanie Użytkowników Oprogramowania ANSYS. To konferencja praktyków, którzy dzielą się swoją wiedzą i spostrzeżeniami związanymi z użyciem oprogramowania do symulacji komputerowych w swojej pracy. Wydarzenie skierowane jest do osób zainteresowanych rozwojem inżynierii i stosowaniem skutecznych rozwiązań pozwalających zwiększyć konkurencyjność firmy na polskim i zagranicznym rynku.

W programie konferencji znajdują się zagadnienia elektromagnetyczne, ale także mechaniczne, systemowe i przepływowe, co daje uczestnikom szeroki wybór interesujących tematów.

Skupiając się na tematyce analiz elektromagnetycznych i systemowych, w tym roku możemy spodziewać się wystąpień, na których prelegenci podzielą się swoją wiedzą i doświadczeniem z zakresu:

  • modelowania i analizy przekształtników energoelektronicznych pod kątem badań kompatybilności elektromagnetycznej;
  • modelowania silników i analiz pola elektromagnetycznego małych częstotliwości;
  • analiz wielkich częstotliwości pod kątem symulacji anten zintegrowanych w rozbudowanych systemach;
  • tematyki analiz integralności sygnałowej w szybkich interfejsach komunikacyjnych;
  • planowania misji i symulacji realnych scenariuszy z uwzględnieniem wszystkich możliwych przypadków.

Konferencja odbędzie się 25 listopada w Warszawie. Udział w wydarzeniu możliwy jest zarówno stacjonarnie, jak i zdalnie. W przypadku zdalnego udziału uczestnictwo jest bezpłatne, wymagana jest jedynie wcześniejsza rejestracja na stronie: https://symkom.pl/conference2022/

 
Fot. 2. Na Symkom Conference 2021 zapisało się ponad 400 osób, które chciały dowiedzieć się więcej na temat zastosowań oprogramowania do symulacji komputerowych

Co mogliśmy zobaczyć w ubiegłym roku?

Osoby, które jeszcze się wahają, zapraszamy do przejrzenia materiałów archiwalnych. Oto, o czym dyskutowaliśmy na Symkom Conference 2021:

  • elektronicznie sterowane szyki antenowe w przemyśle kosmicznym – Paweł Rymaszewski z firmy Thorium Space opowiadał o wykorzystaniu metod numerycznych przy projektowaniu fazowanych szyków antenowych dla przemysłu kosmicznego.
  • Najlepsze praktyki w modelowaniu szyków antenowych – Marek Szymczak z firmy Symkom opowiadał o sposobach i narzędziach pozwalających na szybkie modelowanie i analizę złożonych szyków antenowych. Kluczowe w tym wystąpieniu jest przedstawienie technik skrócenia czasu obliczeń.
  • Analizy integralności sygnałowej szybkich interfejsów komunikacyjnych – Karol Zimoląg z firmy Aptiv przedstawił użycie metod numerycznych przy projektowaniu płytki PCB, złącza, obudowy i linii transmisyjnej na przykładzie systemu przesyłania obrazu w samochodzie.
  • Analiza układów energoelektronicznych – przegląd możliwości – Marek Szymczak i Mateusz Będkowski z firmy Symkom opowiadali o możliwościach symulacji i analizy systemowej przekształtników energoelektronicznych.

Zapraszamy do udziału w Symkom Conference 2022 – Spotkanie Użytkowników Oprogramowania ANSYS, a po więcej informacji o nas na stronę: https://symkom.pl/conference2022/. Materiały archiwalne można pobrać pod adresem https://symkom.pl/elektronik/

 

Symkom sp. z o.o.
www.symkom.pl