Raal-tehnoanalüüs

3D lõplike elementide analüüsi (FEM) teostamine emaplaadile, tarkvaraga Sherlock Automated Design AnalysisTM

Raal-tehnoanalüüs (ingl computer-aided engineering, CAE) on arvuti toel inseneriteaduse valdkonda kuuluvate ülesannete lahendamine (nt mehaanikas, masinaehituses); arvuti toel masinate ja seadmete projekteerimine.

Ülevaade

Raal-tehnoanalüüsi (CAE) tegemiseks kasutatakse peamiselt raalprojekteerimis (CAD) tarkvara. CADi tarkvara kasutatakse nii kahemõõtmeliste (2D) kavandite kui ka kolmemõõtmeliste (3D) objektide projekteerimiseks. CAE tööriistu kasutatakse paljudes valdkondades näiteks ehitusmaterjalide ja ehitussõlmede vastupidavuse analüüsimiseks, autotööstuses, lennunduses ning laevaehituses.

Ajalugu

13. oktoobril 1981 kiitis Insenertehniliste Arvutuste Komitee (IEEE Computer Society) ühehäälselt heaks ettepaneku, millega soovitati moodustada Wisconsin-Madisoni ülikooli insenerikolledži arvutite jaoks uus organisatsioon ja juhtimisstruktuur, nimega Computer-Aided Engineering (CAE) keskus. Sellise keskuse loomiseks nagu CAE, viis John G. Bollinger, kes oli Wisconsin-Madisoni ülikooli insenerikolledži dekaan aastatel 1981–1999, kokku ülikooli teiste arvutiühingute ressursid. Nende ühingute hulka kuulusid Engineering Computing Laboratory (ECL), Data Acquisition and Simulation Labor (DASL) ning Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing Center (CAD/CAM Center).

CAE keskus alustas oma tööd 1. jaanuaril 1982, mil nimetati uue nimega institutsiooni esimeseks direktoriks Wisconsin-Madisoni ülikooli masinaehituse professor John J. Uicker. CAE keskuse tööks oli peamiselt toodete ja protsesside kavandamine, analüüsimine ja tootmine. Samuti ka uute CAE tööriistade/programmide väljatöötamine.

Tööalad ja tööfaasid

Raal-tehnoanalüüsi peamised tööalad:

• Kahe või rohkema keha dünaamika (Multibody system) ja kinemaatika analüüsimine;
• Tööriistad protsesside simuleerimiseks, näiteks vedelike/sulametallide valamine, vormimine või stantsimine;
• Tootmisprotsessi või tehnika optimeerimine;
• Ehitusmaterjalide ja ehitussõlmede pingeanalüüs lõplike elementide meetodiga (Finite element method);
• Vedelike dünaamika analüüsimine ja lahendamine (Computational fluid dynamics).

Peamiselt jagatakse raal-tehnoanalüüsi tööfaasid kolmeks etapiks:

• Eeltöötlus – mudeli ja sellele rakendatavate keskkonnategurite või jõudude määramine;
• Katse – simuleeritakse mudelile mõjuvaid jõude;
• Järeltöötlus – visualiseeritakse saadud tulemused simulatsioonina või andmetena.

CAE tulevik

Esiteks plaanitakse CAE tööriistade ja programmide litsentside demokratiseerimist - tehakse rakendusi, mis on saadaval kas tasuta või tuleb maksta väike summa iga kasutuskorra eest. Saadud litsentsid töötavad igas arvutis. Varem jättis programm meelde kasutaja arvuti riistvara, et ei toimuks internetipiraatlust.

Teiseks hakatakse CAE tooteid järjest enam kasutama mitmemõõtmeliste objektide modelleerimiseks. See pakub võimalusi luua simulatsioone nii molekulaarsel tasemel kui ka raketisuuruste objektide modelleerimiseks.

Vaata ka

• CASE (Computer-aided software engineering) – arvutite kasutamine tarkvaratööriistade kujundamiseks, muutmiseks ja uuendamiseks.
• Raalprojekteerimine (Computer-aided design ehk CAD) – arvutipõhine disainimistarkvara, mida kasutatakse disainide loomiseks, muutmiseks, analüüsimiseks või optimeerimiseks.
• Raaltootmine (Computer-aided manufacturing ehk CAM) – raaltootmine ehk arvutipõhine tootmine on rakendustehnoloogia, mis kasutab masinate tootmisprotsesside hõlbustamiseks ja automatiseerimiseks erinevaid arvutitarkvarasid.
• FEM (Finite element method ehk FEM) – lõplike elementide meetod on numbriline arvutusmeetod insener-tehniliste ja füüsikaliste probleemide lahendamiseks.
• CFD (Computational fluid dynamics) – arvutusvedeliku dünaamika on vedeliku mehaanika haru, mis kasutab arvutusanalüüsi ja andmestruktuure, et analüüsida ja lahendada vedeliku vooluga seotud probleeme.
• MBD (Multibody System)