Ariane集团与EikoSim 公司合作|| EikoTwin系列光学应变测量产品应用于RAPID研发项目，节约30%的时间成本！

作为一名工程师，为了建立及测试FE模拟的相关性通常需要在Excel中或内部python脚本中进行大量数据管理。欧洲太空发射器的领导者——Ariane集团与EikoSim公司，一起合作了多个研发项目，包括由国防部资助的RAPID研发项目（“MUTATION”）。该项目旨在开发一个用于测试模拟对话的工业平台，通过提高建模可靠度来应对更快、更安全的研发挑战。

Galileo分配器项目

在此项目研发过程中，一个关键用例是Ariane 6版本的Galileo分配器的鉴定测试。分配器是放置在发射器整流罩下方的系统，用于在发射器任务期间释放一颗或几颗卫星并将其送入轨道。该测试是在飞行模型上进行的，这意味着只有合格载荷工况应用于结构，但从未达到失效。因此，目标是双重的：

• 验证这些荷载情况下结构的性能；
• 在后一个用例中显示了仿真模型的充分性，允许有一个令人满意的相关性来推断更复杂和更硬的负载的预测。

建模是由一个外壳模型和其关键区域的3D子模型组成。在实践中，测试后分析必须证明模型能够预测结构的整体性能，以及通过各种仪器（尤其是关于整体性能的线性），模型与测试结果之间的可接受差异。
成立MUTATION项目是为了能在平台内进行直接测试。基于这一观点，本次测试响应了一个机会：评估新的仪器过程，嵌入广泛的仪器，并通过“固体力学数字孪生”进行测试后分析，优化测试模拟相关性。

通过与EikoSim公司合作，Ariane集团是如何节约30%的分析时间的？

在Générale del'Armement执行官的支持下，ArianeGroup通过参与这一研发项目，力求使验证过程更加流畅和高效，以增强对模拟模型的信心，并消除不必要的物理测试。项目负责人确定的一个关键要素是，当前的流程仍然涉及许多自己动手的活动，例如Excel中非常常见的传感器后处理。弗洛伦特·马蒂厄解释道：“目前这几乎是一个行业标准，这意味着有很大的改进空间，尤其是对于涉及大量传感器的结构测试。”事实上，在这个项目中，模拟工程师仅在Excel中进行数据管理就花费了数百小时。

EikoTwin DIC中已经提供了一些传感器管理，但不适用于非DIC用户。EikoSim的研究工程师兼项目负责人Pierre Baudoin表示：“与Ariane集团的合作有助于识别被遗忘的痛点，并定义将为我们的合作伙伴带来最长期价值的使用场景。”。“大量传感器信号的后处理就是其中之一，EikoTwin Lite就是为此诞生的。”

从理论上说，该软件有一个非常简单的价值主张：聚合FE模型周围的所有传感器，并提供全局比较。在实践中，需要大量操作来实际分析所有可用数据，包括传感器计算本身，以及聚合特征或结果可视化。使用Excel，这些操作需要为每种情况进行大量特定的内部开发。
由于组件的规模很大，而且必须验证其在测试过程中没有损坏，因此在分配器上安装了200多个应变计。大量实验数据模拟的相关性带来了一系列挑战。首先，需要在这组传感器上提供模拟预测，并在模型修改时快速更新。其次，需要专用工具来自动导入大量应变仪的实验数据，并以有效的方式显示测试模拟比较。
因此，Galileo分配器鉴定测试为验证应变计的不同应变评估策略提供了机会。最敏感区域的应变预测来自高阶3D元素。为了估计应变计位置的应变值，定义了一系列局部坐标系，以使其第一轴与指定的应变计的轴向方向相匹配。然后，对于每个应变计，在局部坐标系中表示三维应变张量。最后，在相关模拟节点处表达了该张量的第一个分量，并导出了每个荷载情况下的应变计预测值。该方法是针对这一特定测试而定制的，并借鉴了Galileo5号探测器之前的鉴定活动的经验。
同时，基于从初始模拟中获得的表面位移场，还评估了应变计预测的替代方法。在该方法中，应变计算在表面单元的平面内自动进行。局部坐标系根据Abaqus惯例定义：轴1通过将全局X轴投影到元素表面上获得，或者如果全局X轴垂直于元素表面，则通过投影全局Z轴获得。因此，仅需指定一个角度来定义几何方向。最后，通过计算穿过规范区域的双抛物线位移场的最小二乘最佳拟合来确定规范应变预测。直接从多项式系数获得局部应变场。这并不是说第二种方法更通用，可以根据应用程序扩展到许多情况。两种方法的结果如图7所示。所有结果均已标准化。尽管它们的实施方式有显著差异，但这两种方法对所研究的一组应变计产生了接近的结果。

Ariane集团 CAE工程师Jérémy Pradelli表示：“有了这个软件，仅数据管理一项就可以节省大约40%的时间，这意味着数百个小时。接下来的发展可能会使数据管理时间节省60%以上。”

Ariane 集团如何使用EikoTwin提高仿真模拟相关性？

H3d（Altair Hyperworks）格式已被选择为在Hyperworks（Ariane Group选择的前-后解决方案）和EikoTwin之间提供路径。Ariane Group的光力学专家Nicolas Swiergiel表示：“这种连接是在几个月内开发的，现在我们的工程师可以在不进行任何数据转换的情况下将数据导入和导出到EikoTwin平台。““为了保持平台的健壮性，在我们选择的工具之间有一个精简的数据流是至关重要的”，Jérémy Pradelli继续说道：“我们还可以期待更高的鲁棒性和更少的人为错误。”。CAE工程师使用Excel的问题是，它要求他们为每个新项目从头开始构建所有内容。尽管工程师们尽了最大努力，但这可能会在花费数百小时复制/粘贴数据后产生用户错误。使用更集成的解决方案还可以确保每个人对给定的传感器使用相同的后处理算法，并且该算法已经过专家审查。因此，工程师们将花费更少的时间来用于数据管理，并且不再需要为他们的模拟参数的正确性而担心。
这项工作的自然延续是允许与最新的验证、确认和不确定性量化（VVUQ）技术充分集成。EikoSim已经开始了这项工作，特别是通过将测量不确定性集成到分析过程中，这对于CAE工程师证明建模选择的合理性至关重要。最后，该平台本质上是模块化的，因为其他测量技术已经在集成，例如线性应变的标记跟踪或光纤测量。