Simulace vícečetně propojených těles (multibody systems) v reálném čase byla dlouho cílem mechanického modelování. Zásadní význam získává především v oblastech jako hardware-in-the-loop (HiL), driver-in-the-loop (DiL) či virtuální prototypování. SIMULIA Simpack, jako součást platformy 3DEXPERIENCE od Dassault Systèmes, zpřístupnil tuto technologii i pro velmi složité systémy – a to díky sérii technologických inovací.
Od simulace k reálnému zážitku
Počátky reálných simulací v Simpacku ukázaly, že výpočetní model se může proměnit v interaktivní zážitek. Když analytik poprvé „řídil“ svůj simulovaný model vozidla v reálném čase pomocí jednoduchého desktopového simulátoru, šlo o přelomový moment. Čísla se proměnila ve fyzickou zpětnou vazbu a teoretický model se stal realitou.
Inovativní technický základ
Zásadní odlišnost Simpacku spočívá v numerické formulaci. Zatímco tradiční přístupy využívají absolutní souřadnice a vytvářejí složité diferenciálně-algebraické rovnice (DAE), Simpack pracuje s relativními souřadnicemi a generuje obyčejné diferenciální rovnice (ODE). Ty jsou jednodušší, stabilnější a výrazně vhodnější pro výpočty v reálném čase.
Tato výhoda se ukázala jako klíčová při vývoji aplikací pro simulátory, kde záleží na každém výpočetním kroku.
Evoluce přístupu: od exportu kódů k přímým real-time simulacím
Již od roku 2001 Simpack nabízel technologii Code Export – možnost generovat C kód pro real-time platformy, což přineslo výkon, ale také komplikace s integrací. Zlom nastal v roce 2013, kdy Simpack představil druhou generaci real-time řešení, v níž běží solver přímo na standardních real-time platformách s Linuxem. Tento přístup, nazývaný Simpack Realtime, odstranil nutnost exportu kódu a umožnil spouštět simulace okamžitě – tzv. direct real-time.
Výhody řešení Simpack Realtime
Simpack Realtime nabízí plnou fyzikální věrnost, vysoký výkon a flexibilitu bez kompromisů. Zároveň poskytuje možnosti, které jej činí výjimečným na trhu:
· okamžité spuštění modelů bez exportu
· numericky stabilní výpočty v reálném čase
· kompatibilita s FMU modely (např. pro systémy řízení baterií nebo posilovačů řízení)
· podpora komplexních modelů odpružení včetně elastokinematiky
· kompatibilita se všemi hlavními modely pneumatik
· pružná tělesa jako součást realistického jízdního zážitku
· využití nejen v automotive: železniční technika, větrné turbíny, pohony, stavební stroje, spotřební elektronika
· univerzální škálovatelnost – jeden model běží na desktopu i špičkovém simulátoru
· otevřená komunikační rozhraní a vestavěná vizualizace v reálném čase
Součást 3DEXPERIENCE: víc než jen simulace
SIMULIA jako součást platformy 3DEXPERIENCE rozšiřuje možnosti Simpacku o propojení s návrhem, systémovým inženýrstvím, výrobou i správou dat. Díky tomu je možné testovat a validovat modely v kontextu celého vývoje produktu. Každou změnu lze zpětně ověřit vůči původním požadavkům a systémové vazby mezi komponenty jsou plně uchopitelné – i ve virtuálním dvojčeti vozidla.
Simulace se tak nestává pouze nástrojem ověřování, ale také nositelem rozhodnutí v reálném čase.
Závěr
Simpack Realtime je výsledkem více než 20 let vývoje a zpětné vazby od uživatelů. Přináší inženýrům možnost zažít své modely v pohybu – s okamžitou odezvou, fyzikální přesností a možností rychlé iterace. Ve spojení s platformou 3DEXPERIENCE poskytuje nástroj, který mění způsob vývoje produktů napříč průmyslovými odvětvími.
Simpack dnes patří mezi lídry v oblasti real-time multibody simulací – a jeho příběh teprve začíná.
Zdroj:
https://blog.3ds.com/brands/simulia/simpack-pioneered-real-time-multibody-dynamics/
