SimCompare

Auf dem Weg zur automatischen Ereigniserkennung für Crash-Simulationen

SimCompare ist ein Werkzeug zur Erkennung von Ereignissen, d.h. Abweichungen wie z.B. Anomalien oder außergewöhnliche Variationen von Deformationen, die in den Ergebnissen ähnlicher Simulationsläufe für die Crashworthiness-Analyse mit Hilfe von Finite-Elemente (FE)-Modellen auftreten. SimCompare bietet einen Vergleich von zwei FE-Simulationsergebnissen auf der Grundlage beliebiger Knoten-/Elementdatenfunktionen, z.B. Verschiebungen, plastische Dehnungen oder Dicken, und Zeitschritt. Die Teile mit den größten Unterschieden werden auf der Grundlage mehrerer Vergleichsmaße und eines geeigneten Schwellenwerts automatisch hervorgehoben.

Vorteile für den Benutzer

Beim Computer-Aided Engineering (CAE) werden innerhalb des gesamten Design-Entwicklungsprozesses zahlreiche Design-Änderungen vorgenommen, bis das endgültige Modell alle Designkriterien erfüllt. Jede dieser Konstruktionsänderungen muss analysiert und ihre Einflüsse auf die Simulationsergebnisse verglichen und bewertet werden. SimCompare ist ein Werkzeug zur einfachen Analyse der Auswirkungen von Design-Änderungen in Bezug auf die Datenfunktionen.

SimCompare hebt automatisch die relevantesten Teile zusammen mit lokalen Hotspots in Bezug auf Konstruktionsänderungen hervor. Auf diese Weise erhalten Anwender Einblicke, die mit nur zwei Simulationen beginnen. Eine manuelle Bestimmung der Unterschiede ist nicht mehr notwendig. Auch ist es nicht mehr erfoderlich, eine Simulationsdatenbank einzurichten. Um die Einflüsse von Design-Änderungen zu dokumentieren, kann ein Bericht erstellt werden, der automatisch für jeden Analyseaufbau angepasst wird.

Automatische Ereigniserkennung

Die Entwickler von SimCompare bei Fraunhofer SCAI kombinieren Mathematik und Maschinelles Lernen, um vorhandenes Anwendungswissen in Datenanalysemethoden zu integrieren. Damit stellt SimCompare einen wichtigen Schritt zur automatischen Ereigniserkennung in einem Gesamtworkflow der Simulationsdatenanalyse dar. Das Werkzeug erlaubt es, einen Design-Baum systematisch zu analysieren und durch Design-Änderungen verursachte Abweichungen zu erkennen. SimCompare kann Hand in Hand mit dem SCAI-Werkzeug ModelCompare zur Identifizierung von durch Modellanpassung realisierten Entwurfsmaßnahmen eingesetzt werden.

Nahtlose Schnittstelle als Plug-in

SimCompare ist als Plug-in für GNS Animator oder als eigenständiges Batch-Tool erhältlich. Die Ergebnisse werden direkt in Animator visualisiert. Somit benötigt der CAE-Ingenieur kein zusätzliches Werkzeug und kann die SimCompare-Analyse leicht in einen etablierten Analyse-Workflow integrieren.

Vergleich auf der Grundlage von Funktionen für Knoten- und Elementdaten

Beliebige in den Simulationsmodellen verfügbare Funktionen für Knoten- oder Elementdaten (z.B. plastische Dehnungen, Verschiebungen) können über das Plug-In-GUI oder über eine Konfigurationsdatei zum Vergleich ausgewählt werden. Zur Analyse von Verschiebungen können Starrkörperbewegungen durch Setzen entsprechender Ankerpunkte extrahiert werden. Dadurch lassen sich detaillierte Einblicke in lokale Einflüsse auf z.B. Verformungen, plastische Dehnungen, Spannungen im Hinblick auf eine bestimmte Konstruktionsänderung (Maß) gewinnen.

Ermittlung stark beeinflusster Teile

Die Unterschiede für die einzelnen Teile werden für ähnlich diskretisierte FE-Modelle berechnet. SimCompare verwendet spezialisierte und etablierte Abbildungstechniken, die aus dem SCAI-Werkzeug ModelCompare bekannt sind. Dies ermöglicht Vergleiche von Modellen mit geänderten oder kombinierten Teilen. Die Filterung der am stärksten betroffenen Teile wird interaktiv unterstützt und automatisch vorgenommen, um Einflüsse von Konstruktionsänderungen systematisch zu erkennen.

Mehrere Vergleichsmaße

Es stehen mehrere Vergleichsmaße (Metriken) zur Verfügung, um sich auf globale oder lokale Einflüsse zu konzentrieren. Diese können auf Wunsch auf andere ingenieursbasierte Metriken, einschließlich Expertenwissen, erweitert werden.

Visualisierung lokaler Ergebnisse

Abweichungen werden in beiden Modellen, sowohl knoten- als auch elementweise, visualisiert. Dies vereinfacht die Erkennung von lokalen Hotspots. Das gesamte Fahrzeug oder die relevanten Teile werden angezeigt, um einen Überblick über die Auswirkungen von Konstruktionsänderungen zu erhalten.

Automatische Berichterstellung und Speicherung der Ergebnisse

Die automatische Erstellung von PDF-Berichten erleichtert die Archivierung von Analyseergebnissen. Zusätzlich werden alle Unterschiede knoten- / elementweise zum Laden im Präprozessor-Werkzeug gespeichert. Die Vergleichsergebnisse werden bauteilweise in strukturierten JSON-Dateien gespeichert, die die weitere Nachbearbeitung unterstützen. Damit wird die Integration der Ergebnisse in Simulation-Data-Management (SDM)-Tools stark vereinfacht.

 

 

Alle Teile, die auf dieser Web-Seite dargestellt sind, stammen aus dem Open-Source-FE-Modell des Toyota Yaris.

© Fraunhofer SCAI
Teile mit den größten Abweichungen der "max. plastischen Dehnung" in den beiden Simulationen
© Fraunhofer SCAI
Unterschiede in der Elementfunktion "max. plastische Dehnung"
© Fraunhofer SCAI
SimCompare Animator Plug-in
© Fraunhofer SCAI
Interaktive Filterung der am stärksten beeinflussten Teile – Grenzwert 0,009, 94 Teile ausgewählt
© Fraunhofer SCAI
Grenzwert 0,044, 24 Teile ausgewählt
© Fraunhofer SCAI
Grenzwert 0,109, 11 Teile ausgewählt