Unniggrraapphhiccss NNXX AAddvvaancceedd SSiimmuullaattiioonn

Unniggrraapphhiccss NNXX AAddvvaancceedd SSiimmuullaattiioonn

U
Unniiggrraapphhiiccss N
NX
XA
Addvvaanncceedd SSiim
muullaattiioonn
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
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
•
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
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
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
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
•
•
•
•
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
•
•
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
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
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 42.000’ 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