Moderne zahteve po lahkih in učinkovitih izdelkih postavljajo vedno večje izzive inženirjem, saj morajo že od samega začetka izdelek optimizirati glede številnih parametrov – vzdržljivosti, zmogljivosti, teže, cene in drugih. Ker je ročno preverjanje in izračunavanje takšnih ciljev zahtevno in zamudno, imamo v SOLIDWORKS Simulation posebno vrsto analize prav za ta namen. Z orodjem Design Study lahko avtomatiziramo optimizacijo izdelka glede na več parametrov, kar pospeši razvoj, zmanjša stroške testiranja ter omogoči lažje, učinkovitejše in varnejše izdelke.
Poglejmo si, kako to poteka na primeru stenskega nosilca za škripec pri strukturni simulaciji.
Predpriprave
Za izvedbo analize Design Study potrebujemo nekaj osnovnih priprav. Najprej moramo zmodelirati ali uvoziti želeni CAD-model. Iz njega nato pripravimo simulacijo – to lahko poteka na nivoju kosa ali sestava. V našem primeru bomo izvedli preprosto strukturno simulacijo, pripravljeno na enak način kot običajno. Pri analizi lahko izberemo katerokoli vrsto – od frekvenčnih, statičnih, toplotnih in drugih.
Model ima fiksne podpore na luknjah za vijake ter površinsko obremenitev 5000 N (približno ekvivalent 500 kg), kjer bi bila nameščena vrtljiva kljuka za škripec.
Postavitev Design Study
Ko smo končali s pripravami, lahko začnemo z optimizacijo. Izberemo možnost New Study in nato tip Design Study.
Variables – sprememnlijvke
Ko odpremo novo Design Study, se v spodnjem delu zaslona prikaže pogled Variable View, kjer nastavimo parametre in omejitve.
Spremenljivka (variable) je vrednost ali lastnost, ki jo spreminjamo med posameznimi scenariji. Viri spremenljivk so lahko:
- Model Dimension – dimenzije definirane v Sketchu ali velikosti ekstrudov, revolvov ipd.
- Global variable – globalne spremenljivke, definirane ob ustvarjanju modela.
- Simulation – rezultati simulacij, kot so sile, pomiki ipd.
- Motion – rezultati motion analiz.
- Material – različni materiali iz knjižnice.
Spremenljivke lahko zasedanjo več vrednosti in jih določimo na naslednje načine:
- Range with Step – minimalna in maksimalna vrednost ter korak.
- Discrete value – posamezne vrednosti, ki jih želimo preveriti.
- Range – minimalna in maksimalna vrednost, korak določi programska oprema sama.
- Material – izbor različnih materialov.
Spremenljvike pri primeru
Naš nosilec je del konstrukcije, ki mora biti čim lažji. Omejeni smo na spremembo dveh mer: radij zaokrožitve in debelino konzole, pri čemer imata ti omejitve zaradi proizvodnega procesa in prostorskih zahtev.
Constraints – omejitve
Omejitve določajo meje, znotraj katerih želimo, da model ostane. Viri omejitev so lahko:
- Simulation Data – rezultati simulacije (napetosti, pomiki, raztezki, temperature ipd.).
- Mass Properties – masa izdelka.
- Dimension – določena dimenzija modela.
- Measurement – poljubna izmerjena vrednost v modelu.
- Costing Data – cena izdelka (skupna, proizvodna ali cena materiala).
Vrste omejitev:
- Monitor Only – vrednost samo spremljamo.
- Is Greater Than – vrednost mora biti večja od določene.
- Is Less Than – vrednost mora biti manjša od določene.
- Is Between – vrednost mora biti med dvema mejama.
Omejitve pri primeru
V našem primeru je omejitev, da napetost v nosilcu ne sme preseči 100 MPa. Izbrali smo vir Simulation Data in pogoj Is Less Than.
Goals – Cilji
Optimizacijo izvajamo z določenim ciljem, ki je lahko:
- Minimize – zmanjšati vrednost.
- Maximize – povečati vrednost.
- Is Close To – približati vrednosti cilja.
Cilj pri primeru
Cilj naše analize je minimizirati maso nosilca, saj dodatna masa poveča stroške izdelave in obremenitve konstrukcije.
Izvajanje in rezultati
Ko nastavimo vse parametre, vključimo možnost Optimization in zaženemo analizo s Run.
V zavihku Results View vidimo vrednosti spremenljivk, omejitev in ciljev. Primeri, ki ustrezajo omejitvam, so označeni belo, neustrezni rdeče, najboljši pa zeleno.
V našem primeru je bil najboljši primer 34, saj je imel najmanjšo maso in je hkrati izpolnil omejitev glede napetosti.
Na voljo so tudi grafi in prikazi porazdelitve napetosti, kot je prikazano za primer 34.
Čeprav smo obravnavali preprost model, je lahko optimizacija ključnega pomena pri zahtevnejših projektih, kjer šteje vsak gram.
Za več informacij o optimizaciji izdelkov se lahko obrnete na IB-CADDY preko telefona 01 566 12 55 ali elektronske pošte info@ib-caddy.com.