autodesk simulation day · and stress analysis are seamlessly connected with point-based mapping...

© 2009 Autodesk SIMULATION DAY EVENT

Autodesk Simulation Day 最新開発動向とユーザー利用技術紹介

岩本康栄

APACシミュレーション、製造ソリューション

オートデスク株式会社


Autodesk Simulation Community

ASUG (Autodesk Simulation User Group) 日本のAutodesk Simulation製品ユーザー様ならびにCAEに関心のあるユーザーが自由に入会可能

シミュレーション利用技術共有のためのオフサイトイベントの実施

メーリングリストおよび会員向けメール配信

AU 2012 (Autodesk University) in Las Vegas WWのAutodeskユーザーが集まる年に1回の学びの場

約8,500人の参加者で過去最大

シミュレーション関連トラックも約50セッション(Moldflowパワートラックあり)

今年は “Cloud” と ”Simulation” に大きくフォーカス

http://www.autodesk.co.jp/adsk/servlet/index?siteID=1169823&id=8016695









http://au.autodesk.com/?nd=au_las_vegas







Using Simulation to Beat Your Competition 競合に勝つためのシミュレーションの活用

Russell Speight Ph.D

Senior Manager, Simulation Technology, Autodesk ラッセルスペイド, 工学博士

シニアマネージャー, シミュレーションテクノロジー, オートデスク


Agenda

Introduction イントロダクション

The need for simulation シミュレーションのニーズ

Barriers to adoption of simulation シミュレーション利用における障害

What Autodesk is doing Autodeskは何ができるのか

Our product offerings 我々の製品オファー

Product examples 製品適用事例


Simulation Technology Team | Innovation シミュレーションテクノロジーチーム | イノベーション

• Solver Team (Moldflow, CFD & Mechanical) • ソルバーチーム (Moldflow, CFD & Mechanical)

• Emerging Product & Technology • 新生の製品 & テクノロジー

• Simulation Validation • シミュレーション検証

• Simulation Material Laboratory • シミュレーション材料ラボラトリー



• World Leading Engineers / Specialists

• 世界トップレベルのエンジニア / スペシャリスト

• Global Development Team

• グローバル開発チーム

• 20+ International Ph.Ds.

• ２０人以上の国際的なPh.D


Emerging Products & Technology | Innovation 新生プロダクト & テクノロジー | イノベーション

Innovate, Partner & Collaborate イノベーション, パートナー&コラボレーション


Architectural Validation

Simulation Technology Team | Validation シミュレーションテクノロジーチーム | 検証

Formula 1 Wind tunnel Validation フォーミュラ1風洞検証テスト


Local Collaboration 現地のコラボレーション


Focus on mechanical properties メカニカルプロパティのフォーカス

• Elastic Modulus, Shear

Modulus, Poisson’s Ratio 弾性係数, せん断係数, ポワソン比

• Multiple Samples for each

measurement 各計測における複数のサンプル


Mechanical Testing メカニカルテスト

• Range of physical extensometers •物理伸縮計のレンジ

• Linear and Non-linear data •線形および非線形データ

• Latest technology •最新テクノロジー


Real-Time

Process Monitoring リアルタイムプロセスモニタリング

Experienced

Polymer

Technicians 経験のある樹脂技術者

True Material

Processing History 正確な材料プロセスヒストリー

Simulation Testing Laboratory | Innovation シミュレーションテストラボラトリー | イノベーション


Agenda








Pause Delay

Building Products &

Fabrication

Every Manufacturer Needs Simulation すべての製造業においてシミュレーションが必要

Focusing On Our Customer’s Problems お客様の問題にフォーカス

Automotive &

Transportation

Life Sciences

Equipment

Industrial

Machinery

Aerospace &

Defense

Consumer

Products

Thermal

Efficiency 熱効率

Lightweighting 軽量化

Static Stress 線形応力解析 Plastic

Flow & Fill プラスチック充填

Motion &

Dynamics 機構解析

Vibration 振動解析

Fluid Flow 熱流体解析

Optimization 最適化

Drop Test 落下テスト

Fatigue 疲労解析

Package

Cooling パッケージ冷却

Non-linear

Stress 非線形応力解析

Frame & Truss

Strength フレーム&トラス解析

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Simulation has Become Mission Critical シミュレーションは極めて需要に

Business Challenges ビジネスチャレンジ

Failure, Performance & Warranty (故障, 性能&保障)

Regulatory Compliance, CO2 Reduction, Recycling, Toxicity (規制遵守,

CO2削減, リサイクル性, 有毒性)

Risk Mitigation & Customer Satisfaction (リスク軽減&顧客満足度)

Innovation & Differentiation (イノベーション&差別化)

Optimization, Light Weighting & Cost (最適化, 軽量化&コスト)

Time to market (市場投入の期間短縮)


70-85%

Simulation Early and Often シミュレーションを早期に, 頻繁に

Upfront Design Decisions Matter アップフロントの意思決定

References:

"Breaking Down the Barriers to Simulation: Autodesk Broadens Simulation Offerings," CIMdata

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Conceptualization Design and Engineering Testing Manufacturing Field

Time

Ability to impact functional capabilities 1

1

Cost of design changes

2

2

Simulation Early and Often シミュレーションを早期に, 頻繁に

Changing Your Process Effectively 効率的なプロセス変更

Simulation

Traditional design process

3

3

Preferred design process

4

4


Agenda








The Right Tool at the Right time 正しいツールを正しいタイミングで Different users 異なるユーザー対象

Engineer エンジニア

Analyst 解析専任者

Generalist (ジェネラリスト) Expert (エキスパート)

CAD and Engineering tools 100% Simulation

Designer 設計者

Creative (クリエイティブ)

CAD

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Historical Barriers to Simulation Adoption シミュレーション利用におけるこれまでの障害

Combination of Market and Technology マーケット&テクノロジーの融合

Ease of Use 使いやすさ

Hardware Requirements ハードウェア環境

Total Cost トータルコスト


Agenda







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Autodesk Technology Investments Autodeskにおけるテクノロジー投資

Simulation & Analysis Acquisitions シミュレーション&解析ツールの買収

Note: Graphic reflects both technology and company acquisitions, ownership of parent company is not implied

2005 Today

ECOTECT

$500M+

Simulation

Investment

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Building a Simulation Platform シミュレーションプラットフォームの構築

Autodesk Simulation

Geometry ジオメトリ

Visualization ビジュアリゼーション

Data Management データ管理

Cloud クラウド

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Delivering the Right Solution, At the Right Time 正しいソリューションを正しいタイミングで

Different Personas Require Different Solutions それぞれのユーザーで異なったソリューションが必要

Simulation


Use The Data That Matters To You

ご利用中のデータをそのまま利用可能 Multi-CAD and Multi-CAE マルチCADおよびマルチCAE

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Moving from Ownership to Access ソフトウェア所有からアクセスへの移行

Pay As You Go Simulation シミュレーション使用ベースでの支払


Empowering Design Optimization 設計最適化の提供

Infinite Compute Power via the Cloud クラウドにおける無限の計算パワー

Autodesk Inventor Optimization

Autodesk Green Building Studio Autodesk Moldflow Insight WS


What is GPU (Graphical Processing Unit)? GPUとは?

NVIDIA Quadro 6000 and AMD FirePro V9800 CUDA and OpenCL both are supported

30


Some GPU Speed-up Results GPUスピードアップ結果

AMI 3D Flow Matrix only speed-up using GPU AMI 3D流れ計算マトリックスのみGPUのスピードアップ対応

GPU:NVIDIA GTX 280: 1GB Memory and 240 cores

The average speed-up was 6.4 (min. 3.6 and Max. 7.2) 平均スピードアップは6.4倍 (最低3.6倍, 最大7.2倍)

The maximum result discrepancy between CPU and GPU was 0.002% CPUとGPUの解析結果に対する最大相違は0.002%

Note:

All the data were

in double precision. すべてのデータは倍精度

31

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Ela

ps

ed

Tim

e [

Se

c]

No. of Terms

Matrix Solution Time [Sec]

CPU GPU


Over All Speed-up Results 全体を通したスピードアップ結果

AMI 3D Flow Matrix only speed-up using GPU AMI 3D流れ計算マトリックスのみGPUのスピードアップ対応

Westmere dual Six Core Intel XeonX5680: 12GB RAM

The average speed-up was 2.46 (min. 2.01 and Max. 2.72) 平均スピードアップは2.46倍 (最低2.01倍, 最大2.72倍)

There was no result discrepancy among threads スレッド間の解析結果の相違はなし

Note: All the data were

in double precision. すべてのデータは倍精度

32

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

2.40

2.60

2.80

3.00

Sp

ee

d-u

p

Number of Tetrahedral Elements

3D Flow Speed-up with 12 Threads


Agenda








Desktop Standalone Products デスクトップスランドアロン製品

Mechanical Moldflow CFD Robot

Structural


Embedded Simulation Products CAD統合シミュレーション製品

Inventor Professional

& Optimization

Revit Structural

Analysis

Design for

Manufacturing (DFM)


Mobile Apps モバイルアプリケーション


Free Apps (labs.autodesk.com) 無償テクノロジープレビュー製品

Project Scout

Project Scandium

Project Falcon

Project Simulus


Agenda








Disclaimer 免責事項

We may make statements regarding planned or future

development efforts for our existing or new products and

services. These statements are not intended to be a promise or

guarantee of future delivery of products, services or features but

merely reflect our current plans, which may change. Purchasing

decisions should not be made based upon reliance on these

statements.

The Company assumes no obligation to update these forward-

looking statements to reflect events that occur or circumstances

that exist or change after the date on which they were made.


Desktop Standalone Products


Structural


Autodesk Simulation w/ AMSA

Autodesk Simulation for Injection Molding

and Stress Analysis are seamlessly

connected with point-based mapping

technique ポイントベースマッピングテクニックを使った射出成型及び構造解析のシームレスな連成

The anisotropic and non-uniform nature of

the molded fiber-filled polymer composites

can be captured and mapped to stress

analysis 繊維配向プラスチックにおける異方性および非均一特性を応力解析にマッピング

Both residual stress and thermo-mechanical

properties are mapped and the examples

indicate that the mapping approach adopted

is effective and in good agreement across

different analysis packages 残留応力および熱的メカニカル特性のマッピング


Customer Scenario ユーザー適用事例

• Design Insight (設計の見識)

• Fast Solve Times (高速な計算時間)

• Accurate Reliable Results (正確で信頼性のある結果)

• Flexible Implementation

Options (柔軟な組込環境)


Interoperability 相互運用性


Demonstration デモンストレーション


Desktop Standalone Products デスクトップスタンドアロン製品


Structural


3D Compression Molding Simulations 3D圧縮成型シミュレーション

3D Mesh Simulation for:

Injection-compression

molding 射出圧縮成型

Cavity is partially filled by

injection

Compression molding 圧縮成型

Initial charge placed into open

cavity

Thermoplastics or

Thermoset. 熱可塑および熱硬化材料

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3D Inj-Compression Fill Pattern Comparison 3D射出圧縮シミュレーション充填パターン比較

Experiment Simulation


3D Inj-Compression Fill Pattern Visualization 3D射出圧縮シミュレーション充填パターン可視化


Only one cavity has compression 片側のみ射出圧縮における比較

Volumetric Shrinkage is lower in the cavity with compression 体積収縮はキャビティ圧縮に対してより小さいことがわかる


3D Pure Compression Molding 3D完全圧縮成型

Pure compression molding

完全な圧縮成型

Material: Thermoset (熱可塑)

Process conditions

Press open distance at the start of

compression: ~ 50 mm

Initial charge: Rectangular plate shape

(approximate size: 155 x 71 x 31 mm)

Case-study courtesy of

Schneider Electric

Initial Charge

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Experiment Simulation

3D Pure Compression Fill Pattern Comparison 3D完全圧縮成型における充填パターン比較


Rapid Temperature Cycling (RTC ®) / RHCM® /

Variotherm ®

急速温度サイクル (RTC) / RHCM / 可変温度

Heat Mold for Filling 充填における金型加熱

Eliminate visible weld-lines

Increase flow length

High (uniform) gloss finish

Eliminate Gate Marks

(Cold slugs)

Typically only the cavity

side is heated

Heat by: Steam,Water,

Electrical or Induction

Cool Mold during Packing 保圧中の金型冷却

Reduce cycle time

Conventional Molding With RTC

ABS

Images courtesy of Gas Injection World Wide


Example: Heating and Cooling Cycle

例: ヒート&クールサイクル


Component Modelling of Hot Runners ホットランナーのコンポーネントモデリング

Mold

Heater Elements

Hot Runner (Polymer)

Mold Insert

(Manifold)

New Hot Runner

Property:

“Use Heater Element”


Component Modelling of Hot Runners ホットランナーのコンポーネントモデリング


Newly Integrated Autodesk Simulation 新しいAutodesk Simulation Mechanicalとの連成

Ejection Force Calculation 突出力計算

Consider:

Friction of part sliding on core

Residual stress / pressure in the

part

Temperatures of the part

Ejector position and direction

Ejector speed profile

Predict:

Deformation of plastic part during

ejection 突出中のプラスチックパーツの変形

Force required to eject 突出に必要な力

Use to: Minimize part deformation パーツ変形の最小化

Avoid excessive force (damage ejectors)

過度の力を避ける(エジェクター破損)

Optimize placement of ejectors エジェクターの位置最適化


Mold Fatigue Analysis with lifetime prediction 金型耐久期間を含めた疲労解析

Cost Saving Estimate

Saving one set ($550,000)

Saving repair ($65,000 +)

Cost for CAE ($10,000-)

Net Saving ($605,000)

Not include the shut-down cost

Autodesk Simulation Tools • Moldflow

• Transient Cool (非定常冷却)

• Flow w/ Core-shift (コアシフト)

• Mechanical

• Thermal Stress (熱解析)

• Linear Static Stress (線形応力)

• Fatigue Wizard (疲労ウィザード)

Image from Li et al: Applied Thermal

Engineering, Vol 31, Dec 2011


Simulating Conformal Cooling Channels 冷却チャネルの連成シミュレーション

Complex 3D cooling channels 複雑な3D冷却チャネル

Temperature control follows part

shape

May not be suited to simulation with

beam elements

Image from Pôle

Européen de Plasturgie


Use Autodesk Simulation CFD for Coolant 3D

meshing and Flow Solver Autodesk Simulation CFDによる3Dメッシュおよび流体ソルバー

Meshing is optimized for low viscosity

water flow

Boundary layer meshing (Enhancement layer)

Mesh refinement in areas of high curvature

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Use Autodesk Simulation CFD

Powerful Computational

Fluid Dynamics simulation of

coolant flow in 3D cooling

channel

Identify dead-zone

Eliminate hot-spots

Integrate this CFD solution

into Moldflow Insight Cool

(FEM)

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Coolant Solution from CFD CFDにて冷却シミュレーション

Coolant Flow – Dead zone

Coolant Temp – Hot Spot Mold Temperature – Hot Spot

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Integrate 3D Coolant CFD into Moldflow CFDの3D冷却シミュレーションをMoldflowに統合

Coupled Mold, Coolant and Part

Temperature solutions

Cavity surface temperature




Structural


Free Surface Modeling | Overview 自由表面 | 概要

Models the dynamic boundary of liquid volume

Key applications

Mixing and agitation in partially filled containers

Tank sloshing due to acceleration

Pouring, spilling

Flow through culverts, dams, spillways

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• CAD preparation

• If liquid region is partially full initially, model the liquid region in CAD

• Materials

• Assign a single fluid material (ie. Water) everywhere the liquid could occupy

• Boundary conditions

• If filling or drawing from a tank, assign BCs as you normally would.

• Starting fluid height

• Within Initial Conditions, specify the initial Height of Fluid on the starting liquid volume

• Meshing

• Mesh all fluid parts and areas the fluid could occupy

• Solving

• Hit “Free Surface” button on physics tab

• Turn on free surface solver

• Specify constant gravity vector

• If tank is accelerating (ie. sloshing analysis) specify accel

• Use default transient solver options (set automatically)

Free Surface Modeling | Setup 自由表面モデリング | セットアップ

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Free Surface Modeling | Results Processing 自由表面モデリング | 結果表示

VOF (Volume of Fluid) = 0.5 = liquid boundary

Iso surface with vectors shows movement of liquid

Right click to turn on the “Free Surface”

visualization of the liquid volume. Textures can

be applied as needed.


Customer Scenario

ユーザー適用事例

Design Insight (設計の見識)

Fast Solve Times (高速な計算時間)

Accurate Reliable Results (正確な信頼性のある結果)

Flexible Implementation Options (

柔軟な組込環境)


Workflow Demonstration ワークフローデモンストレーション


Showcase and Mobile Results Autodesk Showcaseおよびモバイルアプリケーション


Showcase and Mobile Demonstration Autodesk Showcaseおよびモバイルアプリケーション




Structural


Final Part Design

Optimize

Data Management

3D Part Model

3D Mold Design

Report & Documentation

Predict Performance Visualize & Validate

Bid & Quote

Mold Optimize

The Right Tool at the Right time 正しいツールを正しいタイミングで Product Development Workflows 設計開発ワークフロー

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Simulation Early and Often シミュレーションはさらに早期に、頻繁に

Right Tool. Right Time. Right User. 正しいツールを、正しいタイミングで、適切なユーザーに

autodesk simulation day · and stress analysis are seamlessly connected with point-based mapping...

Documents