Kaj je cilj vsakega inženirja? Izdelati produkt, ki zadosti zahtevam in je karseda poceni. To pomeni, da mora biti produkt čim bolj optimalen. Na poti k čim bolj optimalnem produktu nam dobro služijo izkušnje, vendar tudi izkušnje ne zagotavljajo optimalnega produkta. Izkušnje lahko le skrajšajo postopek iskanja optimuma. Edini postopek, ki zagotovi približevanje najboljši rešitvi, je testiranje veliko različnih geometrij produkta. Ta postopek je optimizacija.
Problem pri klasičnem postopku optimizacije je ta, da pri testiranju porabimo veliko časa in denarja za izdelavo prototipov za testiranje. Če pa testiramo virtualno oz., če simuliramo, je lahko poraba časa in denarja zanemarljiva v primerjavi s klasično optimizacijo.
SOLIDWORKS Simulation Professional vsebuje modul za optimizacijo. V tem modulu moramo za optimizacijo najprej pripraviti eno ali več analiz, kjer bomo spremljali lastnosti oz. omejitve. Nato izberemo parametre – vrednosti, ki se lahko spreminjajo in določimo v kakšnih območjih se lahko spreminjajo. V naslednjem koraku se postavi omejitve. Le-te definiramo preko senzorjev in so v obliki »Največja napetost v materialu mora biti nižja od X MPa«. Omejitev v prejšnjem stavku je globalna, lahko pa postavimo omejitve tudi lokalno. Primer lokalne omejitve je »Premik točke mora biti manjši od Y mm«. Na koncu pa moramo definirati le še cilj optimizacije. Primer cilja je minimizacija mase izdelka.
Poglejmo zgornji postopek na primeru nosilca narejenega iz varjencev. Naš model, viden na spodnji sliki, je vpet v štirih točkah (točke z zelenimi simboli). Model je izpostavljen gravitaciji in sili 20.000 N na točkah, kjer sta dva vijolična simbola.
V tej optimizaciji bomo spreminjali dva parametra, ki definirata kje se prečni (poševni) varjenci pripnejo na nosilne varjence. Spreminjali bomo parameter »odmik« (levi parameter na sliki 2) med 500 in 5000 mm, ter parameter »zadnji odmik« (desni parameter na sliki 2) med 100 in 2000 mm.
Postali bom dve omejitvi, ki ju mora optimizacija zadostiti. Minimalen faktor varnosti na celotnem sestavu mora biti vsaj 4 in premik skrajnega varjenca, ki povezuje točki, kjer sta vpeti sili, mora biti manjši kot 25 mm.
Cilj naše optimizacije je zmanjšati težo prečnih varjencev in tako prihraniti na materialu.
Ob pognani simulaciji SOLIDWORKS spreminja geometrijo in preverja ali so vrednosti v sprejemljivih območjih. Program nato preračuna optimalne vrednosti parametrov in opravi še zadnjo, optimalno, analizo. Rezultate iteracij lahko vidimo v tabeli in v grafičnem oknu.
S postopkom opisanim v tem članku lahko drastično izboljšamo naš produkt in ga obenem naredimo cenejšega. In točno to je tisto k čemer strmimo kot inženirji!