ESI Group, один из мировых лидеров разработки инновационных инженерных решений для создания виртуальных прототипов, сообщает о примере уникального и успешного применения программных продуктов ESI компанией SL Rasch - архитектурной фирмой, основанной в Германии. SL Rasch специализируется на проектировании и производстве инновационных архитектурных конструкций, в том числе сверхлегких. SL Rasch недавно завершил работу над двумя сложнейшими архитектурными проектами в священных местах Медины и Мекки. Первый проект - это разработка складных зонтов, которые защищают паломников от солнца в Медине, в Мечети пророка. Второй проект - это разработка часов на башне отеля «Royal» в Мекке. Используя программное обеспечение Virtual Performance Solution от ESI Group, SL Rasch произвел инженерные исследования и разработку будущих объектов, заменив физические модели виртуальными.
Сегодня миллионы паломников, которые путешествуют каждый год к Великой мечети в Саудовской Аравии, накрывают более чем 250 складных зонтов с гидравлическим приводом, каждый диаметром 26 х 26 метров. Данные пропускающие свет зонты складываются ночью и раскрываются в течение дня, чтобы создать микроклимат под ними на 8 градусов холоднее, чем на окружающей территории. Паломники, посещая священное место в Мекке, могут восхищаться часами отеля «Royal», расположенными на пике башни, признанной в 2012 году вторым по высоте зданием в мире, на высоте 601 метр.
Чтобы протестировать проекты зонтов в Медине, SL Rasch первоначально использовала уменьшенные в масштабе физические прототипы, но установила, что такой подход имеет недостатки. Доктор Махмуд Бодо Раш (Dr. Mahmoud Bodo Rasch), генеральный директор SL Rasch, совместно с Доктором Эберхардом Хоегом (Dr Eberhard Haug), одним из основателей ESI Group и автором программной системы анализа облегченной конструкции “LISA”, инициировали применение методов моделирования для более гибкого и эволюционного подхода к разработке таких сложных конструкций, как зонты в Медине.
Компания SL Rasch виртуально сконструировала и протестировала различные варианты конструкций зонтов с помощью программного обеспечения от ESI Virtual Performance Solution, которое позволяет, работая с единой моделью, произвести мультидоменные расчеты при множестве вариантов. Моделирование производилось с высокой точностью и вниманием, учитывая сложную геометрию, важность архитектурного стиля и двойную изогнутую конструкцию складывания зонта. В частности, большая работа была выполнена для определения формы зонта, которая обеспечивала бы оптимальные энергозатраты при функционировании, а также долговечность мембран при различных, в том числе экстремальных, погодных условиях.
Для моделирования и анализа ветровых и турбулентных нагрузок на таких легких конструкциях инженеры использовали одновременно системы расчета влияния окружающих нагрузок и конструкции (FSI), моделирование динамики жидкостей и газов (CFD) и структурно-динамических характеристик конструкций (CSD); два последних модуля являются частью Virtual Performance Solution. SL Rasch и ESI совместно разработали для решения поставленных задач уникальный модуль для моделирования ветровых и турбулентных нагрузок и оптимизации геометрии и структуры зонта. Затем эти технологии были использованы при моделировании безопасного складывания и хранения гигантских зонтов, с учетом массы, перекрытия мембран друг другом, ветровых нагрузок. Уникальный опыт ESI в моделировании подушки безопасности для автомобильной промышленности оказался весьма применим и в ходе решения данной задачи.
Решение Virtual Performance Solution от ESI Group также использовалось SL Rasch для решения сложнейших инженерных задач при разработке часов отеля «Royal» в Мекке; конструкция часов представляет собой каркас из высокопрочной стали, обшитый сверхлегкими орнаментированными углеродно-эпоксидными сэндвич-панелями. Гигантские полые стрелки часов – минутная стрелка имеет 23 метра в длину – стали особым инженерным вызовом для SL Rasch, поскольку объект должен быть аэродинамически устойчив даже в условиях высоких скоростей ветра и давления на такой высоте, особенно в наименее благоприятном положение 12:00, где существует высокая опасность периодической аэроупругой вибрации. Испытания, проведенные как в аэродинамической трубе, так и виртуально с помощью CFD моделирования, перед этапом расчета взаимодействия окружающей среды и конструкции (FSI), позволили достичь желаемых результатов.Использование моделирования вместо построения и тестирования физических прототипов в этих двух сложных проектах дало SL Rasch возможность проверить множество вариантов конструкции для достижения оптимальных результатов внешнего вида, функционирования и безопасности. Данные исследования также сократили временные и финансовые расходы SL Rasch на построение и тестирование физических прототипов.
