Блог

Штатный специалист по расчетам методом конечных элементов: за и против

Рассмотрим преимущества и недостатки найма консультирующей организации для расчетов МКЭ по сравнению с наличием в штате собственного специалиста.

Если у предприятия возникает необходимость в инженерных расчетах, будь то для установления причины отказа компонента, выполнения нормативного требования или повышения надежности конструкции, выбор сводится к следующим вариантам:

  • Физическое испытание
  • Моделирование своими силами
  • Обращение к сторонним консультантам

Плюсы есть у каждого из вариантов, и при отсутствии временных и финансовых ограничений оптимальным решением будет сочетание всех трех. Однако, немногие компании могут себе это позволить, а значит приходится выбирать что-то одно. Рассмотрим преимущества и недостатки каждого варианта.

Преимущества физического испытания:

1. Инженеры имеют возможность наблюдать процесс разрушения изделия и определять характер повреждения компонентов и материалов под действием физических нагрузок.

2. Результаты понятны даже неспециалисту. Так сказать, говорят сами за себя.

Недостатки физического испытания:

1. Физическое испытание требует больших временных и финансовых затрат, при этом увеличение количества испытаний не обеспечивает масштабируемость в отличие от компьютерного моделирования. Расходы на проведение ста испытаний почти стократно превысят стоимость первоначального эксперимента, в то время как от 5 до 10 дополнительных расчетов могут быть выполнены по цене первого расчета.

2. Не всегда очевидные ошибки могут повлиять на результаты испытания. Например, проскальзывание зажимов двутавровой балки при испытании на растяжение может привести к существенному занижению жесткости.

3. Существует вероятность некорректной интерпретации результатов испытания из-за невозможности в точности воссоздать реальные физические условия. Вы же не будете строить дамбу, чтобы провести физическое испытание. Экспериментальным моделям зачастую не хватает возможности масштабируемости.

4. Физическое испытание не обладает предсказательной способностью – деталь нужно спроектировать и изготовить, прежде чем подвергнуть испытанию. Изменение конструкции готовой детали после испытания требует больших затрат.

Преимущества моделирования своими силами:

1. Инженеры хорошо разбираются в разрабатываемых компонентах, в том числе, в свойствах материалов, соединениях и назначении этих компонентов.

2. Многоцелевое использование готовых расчетов способствует более эффективному решению инженерных задач.

3. Увеличиваются знания методов и способов моделирования – важнейшая компетенция команды инженеров.

Недостатки моделирования своими силами:

1. Инженер может не обладать достаточным профессиональным чутьем и не заметить что-то подозрительное в результатах моделирования. Чаще всего ошибки в расчетах возникают из-за неопытности специалиста. Необходимо обладать определенным опытом, чтобы выполнить нужную проверку в рамках верификации и валидации модели.

2. Скорость решения задачи может оказаться низкой. Штатный инженер, как правило, занимается решением множества разных задач, что сказывается на скорости выполнения конкретного расчета. На создание модели, построение сетки и задание граничных условий у инженера уйдет больше времени, чем у профессионального консультанта.

3. Недостаточное знание законов физики. Выполнение сложных инженерных расчетов без углубленного знания физики может иметь неблагоприятные последствия. Например, если нельзя пренебречь пластичностью материала и/или остаточной деформацией ползучести, анализа линейного напряженного состояния будет недостаточно.

4. Способен ли штатный инженер признаться, что чего-то не знает? Приветствуется ли в компании обращение за помощью к своим или сторонним консультантам?

5. Высокая стоимость специализированного программного обеспечения.

Преимущества обращения к консультирующей компании:

1. Консультант занимается только инженерными расчетами, способствуя более быстрому и точному их выполнению и повышению эффективности и робастности моделирования.

2. Привлечение стороннего специалиста позволит взглянуть на решение задачи по-новому, отказавшись от принципа «делаем так, потому что всегда так делали».

3. Благодаря своим знаниям и опыту в решении инженерных задач консультант легко заметит ошибки в расчетах.

4. Консультант может научить сотрудников компании эффективнее использовать программное обеспечение для выполнения инженерных расчетов.

5. Консультант обладает практическим опытом реализации аналогичных проектов. Вы будете уверены в качестве инженерных расчетов, выполненных квалифицированным экспертом.

6. Выгоднее нанять консультанта, нежели нового сотрудника, которому полагается соцпакет, рабочее место, оборудование и обучение.

Недостатки обращения к консультанту:

1. Специалист без необходимой квалификации не сможет решить поставленную задачу. Важно найти консультанта, который обладает не только инженерной грамотностью, но и релевантным опытом работы.

2. Консультант может применять один подход к решению разных задач. Так, в стремлении найти наиболее эффективные способы решения поставленных задач он рискует не уложиться в определенные заказчиком бюджет и сроки, если будет руководствоваться лишь своим профессиональным чутьем.

3. Консультант предоставляет только результат расчета, не объясняя, как он был получен. Таким образом, инженеры лишаются возможности как следует разобраться в проблеме и не приобретают ценный практический опыт для самостоятельного решения аналогичных задач в дальнейшем.

Единственно верного решения на все случаи жизни не существует. Оно будет зависеть от множества факторов, связанных с особенностями конкретного предприятия или ситуации. Целесообразность привлечения эксперта по инженерным расчетам определяется тем, насколько быстро и точно он сможет решить ту или иную сложную задачу. Другим важным критерием является готовность консультанта делиться своим опытом и обучать ваших инженеров.

Связанные новости
19 апреля 2022 года состоялось заседание секции №6 «Прочность и надежность строительных конструкций зданий и сооружений» Экспертного совета по аттестации программ для ЭВМ при Научно-техническом центре по ядерной и радиационной безопасности (ФБУ «НТЦ ЯРБ») Ростехнадзора.
АО «ЦИФРА» приняла участие в треке «Математическое моделирование» в рамках образовательного форума "Phygital universe", который проходил в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. 27 апреля руководитель инженерной группы АО «ЦИФРА» Юрий Лавров, а также инженеры Рубцов Иван и Васильева Дарья выступили в Высшей школе теоретической механики с презентацией проектов из инженерной практики. 29 апреля Юрий и Дарья оценивали навыки математического моделирования и инженерного мышления участников форума при решении практического кейса от АО «ЦИФРА». По результатам защиты кейсов выбрано 5 победителей, которые получат дополнительные 10 баллов при поступлении в магистратуру в СПбПУ.
Связанные публикации в блоге
Бронеодеждой или БО согласно ГОСТ 34286-2017 называют средства индивидуальной броневой защиты, выполненные в виде пальто, накидок, плащей, костюмов, курток, брюк, комбинезонов, жилетов и т.п., предназначенные для периодического ношения с целью защиты туловища и (или) конечностей человека (за исключением стоп ног и кистей рук) от воздействия холодного оружия и огнестрельного стрелкового оружия, а также поражения осколками (далее - средства поражения). БО применяется тогда, когда может потребоваться защита жизни и здоровья человека. Она классифицируется и для нее проводятся испытания согласно назначенным классам.
Основной эксплуатационной характеристикой судна, определяющей возможности работы судна в ледовых условиях, является его ледовый класс. В прошлом каждое классификационное общество имело свою уникальную систему классификации судов ледового плавания, и, как следствие – свои нормативные требования к таким судам, однако в начале 2000-х годов Международной ассоциацией классификационных обществ (МАКО) была проведена работа по унификации этих требований, результатом которой стало введение двух систем классификации судов ледового плавания: системы балтийских ледовых классов (для плавания в Балтийском море и схожих по ледовым условиям морях) и системы полярных классов (для плавания в полярных водах), при этом требования каждого классификационного общества-члена МАКО остались в силе. Со вступлением в силу в 2017 году Международного кодекса для судов, эксплуатирующихся в полярных водах (Полярного кодекса) особенно актуальным стал вопрос присвоения судну полярного класса. Несмотря на то, что МАКО была определена приблизительная эквивалентность ледовых классов различных систем классификации (см. рис. 1), на практике для получения полярного класса необходимо подтверждение соответствия судна требованиям IACS UR I – requirements concerning Polar Class. Эти требования разделяются на корпус и механические установки. Рассмотрим пример выполнения анализа соответствия механических установок судна полярному классу.
Связанные вебинары
В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.