NX Advanced Simulation gerçek bir multi fizik (multiphysics) ortamını gerek Nastran

Transkript

1 Uniigrraaphiiccss NX Advaancced Simulat tion UGS firmasının Türkiye deki tek temsilcisi olan Boğaziçi Yazılım AŞ, CAD/CAM/CAE çözümü olarak sunduğu yazılımlardan birisi UNIGRAPHICS NX dir. İçerdiği birçok modülden biri olan NX Advanced Simulation tasarım optimizasyonunu sağlamak, genel proje maliyetlerini düşürmek ve ürün prototipi oluşturulmadan tasarımdan kaynaklanabilecek hataların minimuma indirilebilmesi için kullanılan CAE (Computer Aided Engineering Bilgisayar Destekli Mühendislik) yaklaşımının Unigraphics NX içerisinde ki uygulamasıdır. Advanced simulation modülü ile NX ortamında veya başka bir programda yaratılmış CAD datası üzerinden mukavemet, akış, termal analiz ve bunların kombinasyonlarının çözümlerini yapmak mümkündür. NX programının rahat kullanılan ara-yüzü sayesinde analiz sonucunda oluşan etkileri görsel olarak incelenebileceği gibi matematiksel değer olarak da raporlamak mümkündür. Advanced Simulation modülü tanımlanan kuvvetler ve sınır koşullarını NX Nastran çözücüsü kullanılarak çözebileceği gibi diğer birçok çözücüyü de desteklemektedir. NX Advanced Simulation, NX Nastran çözücüsü ile CAD formatından bağımsız çalışabilen, sonlu elemanlar model yaratma ve inceleme araçlarından oluşan NX Advanced FEM'i birleştiren bütünleşmiş bir çözümdür. Tasarlanan ürünün performansını etkileyecek olan tasarım kararlarının sağlıklı olarak alınabilmesi için gerekli karmaşık 3D matematik modellerin hızlıca oluşturulmasını sağlayacak kapsamlı geometri yaratma, idealleştirme ve soyutlama araçlarını barındırır. NX Advanced Simulation gerçek bir multi fizik (multiphysics) ortamını gerek Nastran 1

2 ile olan sıkı entegrasyonu ile, gerekse diğer endüstri standardı çözücülerle sağlayabilir. NX Advanced FEM (Finite Elements Method Sonlu Elemanlar Metodu), otomatik ve manüel ağ (mesh) modelleme için gerekli temel modelleme fonksiyonlarını, yüklerin ve sınır koşullarının tanımlanmasını ve sonlu eleman modeli kontrollerini sağlayan araçları içerir. Görselleştirme araçları sayesinde sonuçları kolay ve hızlı bir şekilde, çoklu olarak ekranda ve yazıcıda görüntüleyebilir. Bunlara ek olarak, kapsamlı sonuç görüntüleme (postprocessing) yetenekleri sayesinde analiz sonuçları incelenebilir, Excel'e aktarılabilir, grafikler elde edilebilir. Sonuçlar istenirse JT formatı aracılığı ile JT2Go ya da Teamcenter Visualization ürünleri yardımıyla şirket içerisinde farklı kullanıcılara aktarılabilir. NX Advanced FEM; NX Nastran, MSC Nastran, ANSYS, ABAQUS gibi birçok endüstri standardı çözücüyü destekler. Örneğin, NX Advanced FEM içerisinde bir mesh ya da çözüm (solution) yaratılırken, çözümün yapılacağı ortam ve gerçekleştirilmek istenen analiz tipi belirlenir. Ardından yazılım, tercih edilen çözücüye ve analiz tipine göre, sadece seçilen çözücünün desteklediği yük tiplerini, sınır koşullarını ve çözüm seçeneklerini ekranda o çözücüye ait terminoloji ile kullanıcıya sunacaktır. Bunlara ek olarak, Advanced FEM'den ayrılıp import/export işlemleriyle uğraşmadan model çözülebilir ve sonuçlar incelenebilir. Advanced FEM sayesinde, çalışmalar. sim (simulation) ve.fem (finite element method) dosyaları şeklinde ayrı dosyalar olarak saklanır. Bu sayede, bir mühendis mesh'i oluştururken, bir diğeri aynı anda sınır koşullarını ya da yükleri tanımlayabilir. Advanced FEM çok yetenekli bir ağ (mesh) oluşturucusu (mesher) barındırır. Çok yüksek kalitede mesh oluştururken mümkün olduğunca az sayıda eleman kullanmaya çalışacak şekilde tasarlanmıştır. 0D, 1D, 2D ve 3D eleman tiplerini destekler. Kullanıcı isterse elemanların toleranslarını belirleyebildiği için, örneğin radyus bölgeleri gibi karmaşık geometrilerin hangi hassasiyetle örüleceğini belirleme imkânına sahiptir. 2

3 Advanced FEM dahilinde bulunan geometri soyutlama araçları sayesinde kullanıcı CAD geometrisini analiz sonuçlarını etkilemeden işlem süresini kısaltacak şekilde basitleştirebilir. Örneğin, çok küçük kenarlar ya da ince uzun yüzeyler gibi problem çıkarması muhtemel öğelerden CAD geometrisinde değişiklik yapmak zorunda kalmadan kurtulmak mümkündür. Advanced FEM, NX4 sürümü ile birlikte NX Thermal ve NX Flow çözümlerini de desteklemektedir. o NX Thermal, entegre bir Sonlu Farklar (Finite Difference) çözücüsüdür. Isı mühendislerinin ısıl yüklere maruz kalan sistemlerde ısı akışını ve sıcaklıkları öngörmesine imkan verir. o NX Flow Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (Computational Fluid Dynamics, CFD) çözücüsüdür. Kararlı haldeki (steady state) sıkışmayan akışkanların akış analizi, debisi ve akışkan hareketinin basınç gradyanlarının elde edilmesinde kullanılır. Bu çözücüler beraber kullanıldığında, NX Thermal ve NX Flow taşınım, yayılım ve ışınım ile ısı transferi problemlerinin simülasyonunda kullanılabilir. Sonlu Elemanlar (FE) Modelleme Araçları Diğer CAD sistemlerinden gelen tel kafes, yüzey ya da katı geometrilere IGES, STEP AP203, STEP AP214, Parasolid, JT gibi formatlarla, CATIA ve Pro/Engineer gibi yazılımlardan gelen dosyalara da bu yazılımlara özel geliştirilmiş arabirimler ile ulaşılabilir. Geometri yaratmak ya da geometri üzerinde değişiklik yapmak için komple bir araç seti kullanıcıya sunulmaktadır. Çoğu durumda, tasarım geometrisinden kullanılabilir bir matematiksel model elde edebilmek için çeşitli değişiklikler yapılmak zorunda kalınır. Kullanıcı çeşitli detay unsurları geçici olarak kapatabilir, tamamen silebilir ya da mesh yoğunluğunu kontrol etmek için ekstra geometriler ekleyebilir. Parametrik olarak NX'ten aktarılmış ya da dışarıdan gelmiş geometriler üzerinde basitleştirme işlemleri yapabilecek soyutlama araçları kullanıcıya sunulmuştur; parça içerisinde ilişkisellik ya da parametriklik kesinlikle zorunlu değildir. 3

4 NX Advanced FEM'in sağladığı geometri düzenleme yetenekleri arasında: Etkileşimli olarak NX parçalarındaki parametrik unsurları kapatıp açabilme, Basitleştirme komutlarında belirlenecek belli şartlara uyan radyus ve deliklerin parametrik olmayan modellerden otomatik olarak kaldırılabilmesi, Geometrik öğelerin eklenmesi, değiştirilmesi ya da silinmesi (Örneğin yüzey ya da katı üzerinde problem çıkarabilecek yüzeylerin bölünmesi, bölünmüş yüzeylerin birleştirilmesi, yüzey köşelerinin taşınması vs.) Katı model üzerinden doğrudan orta yüzey (mid-surface) denilen sembolik yüzeylerin elde edilmesi ve yüzey kalınlığının otomatik olarak atanması, NX Manager ve Teamcenter ile CAD modeliyle FEM arasındaki ilişkiselliğin saklanması. Mesh Oluştururken CAD Modelinin Basitleştirilmesi CAD modeli, çoğu durumda analizcinin işine yaramayacak öğeler de barındırır. İnce uzun yüzeyler, şirket logosu gibi detaylı kabartmalar, küçük yarıçaplı radyuslar ve delikler gibi. Bu tür öğelerin bulunması ve kaldırılarak modelin basitleştirilmesi için birçok araç bulunmaktadır. Basitleştirme araçları, hem parametrik hem de non-parametrik parçalar üzerinde kullanılabilirler. Burada vurgulanması gereken bir durum da, bu değişikliklerin orijinal CAD modeli üzerinde herhangi bir değişikliğe yol açmamasıdır. CAD modelinde yapılacak değişiklikler ise, basitleştirilmiş geometriye otomatik olarak yansıtılacaktır. Bu sayede CAD modelinde yapılan en ufak değişiklik, kullanıcıyı bütün FE modeli baştan yaratmak zorunda bırakmayacaktır. 4

5 Mesh Yaratma Güçlü basitleştirme ve mesh oluşturma araçları, kullanıcıya herhangi bir katı modelden, yüzeyden ya da 1D elemandan yola çıkarak mesh oluşturma imkanı sunar. NX Advanced FEM içerisinde bulunan ağ örmeye ait özellikler arasında şunlar bulunur: Yüzeylerin ve hacimlerin herhangi bir topolojik sınırlama olmaksızın otomatik ağ örülmesi o 3D Üçgen Prizma o 3D Süpürme o 2D Ağ Örme 2D Planlı (mapped) ağ örme 1D ağ örme Kiriş Rijit Yay Boşluk Sönümleyici Mesh yaratma esnasında kullanıcı kontrollü geometri basitleştirme Doğrusal veya parabolik dörtgenler, üçgenler ya da ağırlıklı olarak dörtgen olmakla beraber eleman çarpıklığını azaltmak için gereken yerlerde üçgen elemanların kullanıldığı meshlerin oluşturulması Doğrusal veya parabolik dörtyüzlü elemanlarla meshlerin oluşturulması Mesh oluşturma öncesinde dörtyüzlü elemanların en fazla ne kadar esneyebileceğine dair toleransların belirtilmesi Yerel eleman kontrolü sayesinde istenen sıklıkta mesh oluşturma Kenar üzerindeki eleman sayısının kontrolü Toleransın belirlenebilmesi Geometrik dizi şeklinde artıp azalan sıklık kontrolü Noktasal kütlelerin, rijit çubukların, yayların, boşlukların ve sönümleyici elemanların geometri tabanlı tanımlanması ve oluşturulması Mesh oluştururken kullanılan parametrelerin geometrik unsurlarla ilişkilendirilmesi bu sayede tasarımdaki geometri değiştiği zaman mesh üzerindeki güncellemeler otomatik gerçekleştirilebilir. 5

6 Eleman Kütüphanesi 50'yi aşkın çeşitten oluşan eleman kütüphanesi ile çok çeşitli analizlerin yapılabilmesini sağlar. Lineer ve parabolik yüzey/katı elemanları, aksisimetrik elemanlar, profiller, çubuklar, yaylar, sönümleyiciler, kütleler ve boşluklar tanımlanabilir. Skalerler ve diğer özel elemanlar kendilerine has grafiksel sembollerle gösterilirler. P-elemanları (katı dörtyüzlüler) lineer yapısal analizlerde desteklenmektedir. Profil Kesit Özellikleri Profil kesit özelilikleri, standart bir kesit setinden ya da doğrudan CAD modelinden oluşturulabilir. Yükler ve Sınır Koşulları NX Advanced FEM ile çalışma koşullarını doğru bir şekilde tanımlayabilmek için gereken yükler ve sınır koşulları tanımlanabilir. Yükler ya da sınır koşulları, mesh yerine basitleştirilmiş 3D geometri üzerine tanımlanabilir. Bu tanım, istenirse ilişkisel şekilde oluşturulabilir. o Mesh noktaları o Yüzeyler o Kenarlar o Eğriler üzerine tanımlama yapılabilir. Yüzey-yüzey kontak desteği Düğüm noktalarının (node) yer değiştirmeleri de dahil olmak üzere, sınır koşulları tanımlanabilir. Yapısal yükler o Düğüm noktalarına kuvvetler ve sıcaklıklar o Eleman yüzü ve kenar basınçları o İvme (yerçekimi, öteleme, rotasyon) o Çevre ve referans sıcaklıkları Isı transferi yükleri Düğüm noktalarına ve/veya yayılı ısı kaynakları Yüzey ve kenar akısı, konveksiyon ve radyasyon Tüm yükler ve sınır koşulları kendilerine has semboller ile gösterilirler. Tasarım geometrisinde yapılan değişiklikler, yüklerin ya da sınır koşullarının tekrar tanımlanmasını gerektirmeyecek şekilde ilişkiseldir. Zamana bağlı yükler ve sınır koşulları doğrusal olmayan (non-lineer) yükleme koşullarının düzgün şekilde simülasyonu için tanımlanabilir. Model Kontrol Araçları Hatalı bir sonlu elemanlar modelinin kontrolü oldukça vakit kaybettirici hale gelebilir. Çoğu durumda, bu hatalar analiz sonrasında bile fark edilmemektedir. NX Advanced FEM'in sağladığı grafiksel ve matematiksel araçlar sayesinde modelin sorunsuz olup olmadığını çözüme göndermeden önce araştırmak mümkündür. 6

7 Komşu düğüm noktaların ve elemanların yanlışlıkla fazladan tanımlanmaması için yapılan kontrol, Serbest kenar (Free edge) ve yüzey kontrolleri ile model içerisinde bulunan istenmeyen çatlak kontrolleri, Elemanların olduğundan daha küçük gösterilmesi sayesinde görsel olarak yapılabilecek kontrol, Elemanların şekillerinin verilen eşik değerlerinin altında kalıp kalmadığının kontrolü (sünme, burulma vs.) Analiz Sonuçlarından En İyi Şekilde Faydalanma Analiz sonuçlarının tasarım kararlarını etkileyebilmesi için, sonuçların anlaşılır ve dikkat çekici şekilde görüntülenebilmesi gerekir. NX Advanced FEM sayesinde : Hareketli, adım adım ilerleyen ya da yumuşak renk geçişlerine sahip görünüşler yaratılabilir Kesit düzlemi (Cut Plane) görünüşü, eleman ve ok görünüşü kullanılabilir, Görsel şablonlar sayesinde önceden yapılmış görsel ayarlar tekrar kullanılabilir. Metnin, başlıkların ya da renklerin nasıl görüneceği belirlenebilir. Birden fazla sonuç aynı ekranda incelenebilir ve farklı senaryolar karşılaştırılabilir. Ekran birden fazla bölüme ayrılabilir. Geometrinin deforme olmuş hali görüntülenebilir, orijinal hali ile karşılaştırılabilir. 3D sonuç bilgi kutuları ya da kullanıcı yorumları eklenebilir. Elde edilen görsel sonuçlar: o VRML o PNG o JPEG o JT o GIF o TIFF o BMP o Hareketli GIF formatlarında kaydedilebilir. 7

8 Bir ya da daha çok sonuç Excel'e aktarılabilir. Model ve çözüm verisi ile ilgili sonuçlardan oluşan bir rapor kolayca hazırlanabilir. İsteğe Bağlı Çözücü Ortamları NX Advanced FEM kullanıcı arabirimi, kullanıcının seçtiği analiz tipine ve çözücüye göre değişiklik gösterir. Bu sayede, kullanıcı sadece kendisinin işine yarayacak detayları ve terminolojiyi görecektir. Örneğin NX Nastran çözücüsünün seçilmesi durumunda görüntülenecek eleman tipleri ile ABAQUS seçilmesi durumundaki eleman tipleri farklı olacaktır. Kullanıcı tüm çözücü ortamlarını seçerek çalışabilir, ancak bu datanın import ya da export edilmesi isteğe bağlı bir modülle mümkündür (ABAQUS, ANSYS, MSC.Nastran gibi) NX4 Advanced FEM ürününün desteklediği çözüm ortamları aşağıda listelenmiştir: NX Nastran Desktop NX Advanced Simulation pakedi, NX Nastran Basic çözücüsüne ait bir lisans içermektedir. Aşağıda Advanced FEM ile yapılabilecek analiz tipleri ve bunları içeren Nastran paketleri ile ilgili bir tablo bulunmaktadır. 8

9 Çözüm süreçleri (Solution Processes) NX Advanced Simulation, aynı zamanda çözüm süreçlerinin tanımlanmasını da sağlayarak, çok adımlı analizlerin yapılmasını sağlar. Adaptive Çözüm Adaptive çözüm, tüm çözücülerde geçerli bir lineer statik çözüm metodudur. H-adaptive analiz yöntemi sayesinde çözüm işlemini tekrarlar, iterasyon ile kullanılan mesh üzerinde otomatik olarak iyileştirme yapar. Bu çözüm tipinin amacı normalde uzun vakit alan mesh üzerinde değişiklik yaparak sonlu eleman modelinin tekrar tekrar çözülmesi ve optimum mesh boyutunun bulunması işini otomatik hale getirmektir. Mesh optimizasyonu, elemanlar üzerindeki gerilim süreksizliğinden yola çıkarak hataların hesaplanması esasına dayanır. Bu hata tahminlerine göre, model üzerindeki kritik bölgeler bulunur ve mesh optimizasyonu sırasında bu bölgelerde daha hassas mesh örülmesi sağlanır. Kritik bölgeler tanındıktan sonra, yerel iyileştirmeler otomatik olarak yapılır. Eleman boyutu belirleme algoritması sayesinde yeni eleman boyutları belirlenir. Elemanların kalitesi de bu süreç boyunca kontrol edilir, böylece geçiş bölgelerinde ileride problem çıkarabilecek noktalar da dikkate alınmış olunur. Yorulma Analizi Yapısal yorulma analizi, tasarımın yapısal dayanımını basit ya da karmaşık yükleme şartları altında incelemeye yarar. NX Advanced FEM ile yük tekrarları tanımlanabilir, sonuçlar elde edildiğinde kaç yük tekrarı sonrasında çatlak oluşumunun başladığı öğrenilebilir. Yorulma analizi, kümülatif hasar yaklaşımını kullanarak gerilme/uzama - zaman ilişkilerini göz önüne alır. Standart malzemelere ait yorulma dayanım verileri de sağlanmaktadır. 9

10 Optimizasyon Optimizasyon, tasarımcının hedeflediği bir amaç için en iyi çözüme ulaşmasına yardımcı olur. Kullanıcı, parçanın kütlesi ya da maksimum Von Mises gerilmesi gibi bir hedef belirler ve bu hedefe ulaşabilmek için programın değiştirmesine izin verdiği parametreleri seçer. Optimizasyon modülü belirlenen tasarım kriterini döngü içinde değiştirerek istenen hedefe ulaşmaya çalışır. Boğaziçi Yazılım A.Ş. nin Türkiye Distribütörlü ğünü yaptığı hemen hemen bütün üretim sektörüne hitap eden Unigraphics NX CAD/CAM/CAE yazılımı komple bir çözüm olarak sunulmaktadır. Firmamız 1991 yılında üretim sektörüne değişik yazılım çözümleri sunmak için girmiş ve 50 ye yakın çalışanı ile hizmetine devam etmektedir. NX, dünyada in üzerindeki firma, 3.1 milyonun üzerinde kullanıcı ile dünyada bir numaralı CAD/CAM/CAE yazılımıdır. Sadece Türkiye de NX kullanan değişik sektörlerde 400 e yakın firma ve 1500 e yakın kullanıcı bulunmaktadır. Özellikle beyaz eşya, otomotiv ve savunma sanayisinde ciddi rakamlarda kullanıcılarımız bulunmaktadır. İstanbul ve Ankara da merkez ofislerimiz bulunmaktadır. İstanbul ofisimizde sadece NX yazılımı için çalışan teknik destek ekibimiz 9 kişidir. İstanbul, Bursa, Ankara ve İzmir de bayilerimiz yer almaktadır. Diğer satışını yaptığımız yazılımlar; Technomatix, Maximo, Teamcenter, SolidEdge, I-deas dır. 10