Inżynierowie Kennedy Space Center standaryzują modelowanie FEM pod starty i wznoszenie
Materiał na podstawie oficjalnego komunikatu NASA (domena publiczna USA). Pełny tekst źródłowy: NASA Improves Shock, Vibration Analysis. Licencja: treść i zdjęcie NASA — US Government work / public domain (z wyjątkiem znaków towarowych NASA). Credyty poniżej.
Inżynierowie NASA usprawniają analizę wstrząsów i wibracji, żeby rakiety i statki kosmiczne bezpieczniej znosiły ekstremalne warunki startu i wznoszenia. W Dynamic Environments Group przy Launch Services Program Office w Kennedy Space Center na Florydzie wprowadzono ujednolicony przepływ pracy oparty o modelowanie elementów skończonych (FEM) — z użyciem komercyjnego oprogramowania w nowym, niestandardowym dla tej dziedziny zastosowaniu.
Celem jest wczesne wykrywanie słabych punktów i ryzyka awarii jeszcze przed zbudowaniem sprzętu, a także lepsza weryfikacja, że komponenty wytrzymają poziomy wibracji i wstrząsów charakterystyczne dla lotu.
„Ta metoda komputerowa pomaga przewidzieć, jak rakiety i statki kosmiczne zachowują się w ekstremalnych warunkach, zanim sprzęt powstanie, i wskazać słabe miejsca oraz potencjalne ryzyka awarii na wczesnym etapie” — Brian Beaver, szef Flight Analysis Division, Launch Services Program Office, NASA.
Zespół po raz pierwszy wykorzystał oprogramowanie przy certyfikacji rakiety komercyjnego dostawcy wybranej do misji NASA. Partner dostarczył badania wibracyjne, ale bez testów wstrząsowych. Dynamic Environments Group uznała, że analiza wstrząsów jest potrzebna, i użyła szablonu FEM do uzupełnienia oceny.
„Korzystamy z narzędzia, które istnieje od dekad, ale zwykle nie jest używane w dyscyplinach środowisk dynamicznych. To zmieniamy — stosujemy je w stosunkowo nowym obszarze dynamiki” — Alex Hardt, inżynier lotniczy, Launch Services Program Office, NASA Kennedy.
Choć konstrukcje są projektowane tak, by absorbować wstrząsy i wibracje, siły te mogą powodować zużycie albo — w skrajnych przypadkach — awarie w locie, zwłaszcza podczas startu i wznoszenia. Inżynierowie definiują poziomy wibracji losowych i wstrząsów, a następnie weryfikują, że części trafiające na przyszłe rakiety zostały przebadane do tych poziomów.
Przez dekady środowiska dynamiczne szacowano regułami kciuka albo skalowaniem wcześniejszych danych. To działało, ale mocno opierało się na ocenie inżynierskiej i uproszczonych modelach. Nowy, ustandaryzowany szablon w oprogramowaniu FEM prowadzi inżynierów szybciej i dokładniej przez profile wibracji oraz warunki wstrząsowe — bez konieczności każdorazowego „odświeżania” rzadko używanych, złożonych workflowów.
Analiza elementów skończonych dzieli złożoną strukturę na mniejsze części, żeby komputer mógł przewidzieć reakcję rakiety lub ładunku na konkretne siły. Problemy da się wtedy rozwiązywać na ziemi, a nie w locie.
„Używamy tego, by szybko uzyskać wartościowy wgląd w weryfikację systemu dostawcy. Już teraz daje głęboki wgląd w coś, co zwykle wymaga dużo pracy” — Alex Hardt, NASA Kennedy.
Launch Services Program Office odpowiada za starty rakiet wynoszących satelity obserwacyjne Ziemi, teleskopy czy łaziki marsjańskie. Nowe narzędzia mają dawać agencji większą pewność, że sprzęt wytrzyma drogę w kosmos.
Źródło: NASA — NASA Improves Shock, Vibration Analysis (Kennedy Space Center).
Licencja: materiał rządowy USA — domena publiczna / brak ochrony copyright w USA dla treści NASA (z wyłączeniem insigniów i znaków NASA).
Zdjęcie wyróżniające: Stirling Allen (Dynamic Environments Group, NASA Launch Services Program Office) przy stanowisku z oprogramowaniem FEM; NASA/Clayton Rougelot.
Uwaga redakcyjna INPUNKT: tekst polski to wierne opracowanie komunikatu NASA (nie treść demo); cytaty zachowano jako tłumaczenia wypowiedzi nazwanych pracowników NASA.
