Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen...

of 19 /19
ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Gasoline Systems Automation of Finite Element Analysis on the example of high-pressure injection valve Andrzej Ziombra 1

Transcript of Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen...

Page 1: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

Automation of Finite Element Analysis on the example of high-pressure injection valveAndrzej Ziombra

1

Page 2: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Bosch - Four business sectors AutomotiveTechnology

IndustrialTechnology

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

Energy andBuilding Technology

ConsumerGoods

2

Page 3: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Gasoline Systems - Direct Injection

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems3

Page 4: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Contents

Ø High-pressure injector HDEV 5 - brief introduction

Ø The challenge

Ø Model description

Ø Process overview

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

Ø The method – journaling and scripting

Ø Post processing

Ø Summary and outlook

4

Page 5: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

High-pressure injector - HDEV5 Variability of spray form

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems5

Page 6: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

High-pressure injector - HDEV5

Injection holes

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

Injection holes

6

Page 7: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

HDEV - Variants of injection holes

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems7

Page 8: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

The challenge : 300+ design variants per annum

R

DS – pre-stage diameter

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

DS – pre-stage diameterDE – injection hole diameterL – length of injection holeR – rounding radius of pre-stage

8

Page 9: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

HDEV 5 - FE Model

bonded contact

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

pressurefrict. contactneedle/valve seat

9

Page 10: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

HDEV5 - FE Model creation• assign materials to parts

• create contacts and their settings

• assign mesh settings to volumes, surfaces, lines

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

• read in geometry• divide volumes• create sets

• create sets

• define loads and BCs

• create results sets for evaluation

10

Page 11: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Flow chartExcel / VBA

import coordinatesdefine parameters

FastFEMmain.py

FastFEMmain.py

RunWB2.exeinput.txtparam.txt

start Ansyscreate data

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

Design Modelervalve seat

Template Model

geometry.jsgeometry.js

Ansys Mechanical

JScriptsfor

preprocess

JScriptsfor

preprocess

report.jsreport.js Excelresults

Report.pdf

time

11

Page 12: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

How it is possible?It is all about sets – named selections required for contacts, mesh, loads, a.s.o.An example: create set for pre-stage radius of injection hole No.2 :

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems12

Page 13: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Python

Journal in WB

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems13

Page 14: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Scripts in Ansys WB

JavaScript

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

APDL codein JavaScript

JavaScript

examples of JavaScript code

14

Page 15: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Report generation

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

Excel/VBA in JavaScript

15

Page 16: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

•User defined plots, legend, views•Figure generation•Annotations only with APDL•Parametric results

Postprocessing

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems16

Page 17: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Ansys ProjectAnsys Project Ansys MechanicalAnsys Mechanical

3rd Party SoftwarePDF3D ReportGen3rd Party SoftwarePDF3D ReportGen VRMLVRML

Python APDL

Connecting external programs - PDF3D

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems17

Page 18: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Summary

ü Standardization of the process

ü Best practice incorporated

ü Relief of simulation engineer from standard routines

ü Reduction of errors

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems

ü Time/Costs reduction

ü Parameters enabled for optiSLang (optimization)

ü Tool for non simulation engineers

18

Page 19: Automation of FEM Simulation · ANSYS Conference &33. CADFEM Users´Meeting 24-26 June 2015, Bremen Automation of FEM Simulation Bosch - Four business sectors Automotive Technology

ANSYS Conference & 33. CADFEM Users´ Meeting24-26 June 2015, Bremen

Automation of FEM Simulation

Thank you for your attention

GS/ECC-SI-Ziombra | 22.05.2015 | 15_0207 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.

Gasoline Systems19