ماژول OPTIMIZATION در نرم افزار آباکوس – Tosca
ماژول بهینه سازی (OPTIMIZATION) در نرم افزار آباکوس با استفاده از برنامه Tosca، راه حل های سریع و قدرتمند بهینه سازی را در تحلیل های سازه ای (Tosca Structure) و یا سیالاتی (Tosca Fluid) مبتنی بر شبیه سازی FEA و CFD در اختیار کاربر قرار می دهد. Tosca Structure برای به حداکثر رساندن كیفیت عملکرد قطعه، صرفه جویی در مواد و کاهش وزن، راه حل های بهینه سازی قدرتمندی را برای طراحی قطعات ارائه می دهد. با استفاده از این روش تحلیل، طراح قادر خواهد بود با کنترل stiffness، قطعات سبک و با کیفیت بالایی را در کمترین زمان مدلسازی کند. همچنین این روش، ایده های جدیدی در اختیار طراح قرار می دهد که موجب سرعت بخشیدن به روند ارتفای قطعه و محصول خواهد شد. Tosca Fluid مفاهیم طراحی مبتنی بر بهینه سازی توپولوژی را برای سیستم ها و اجزای جریان سیال امکان پذیر می کند. از قابلیت های آن می توان برای ایجاد ایده های ابتکاری طراحی به طور خودکار برای یک جریان مشخص در فضای تعریف شده استفاده کرد. فناوری منحصر به فرد Tosca Fluid کمک می کند تا بالاترین عملکرد جریان، کیفیت و بهره وری از مسائل زیست محیطی بدست آورده شود.
بهینه سازی سازه ای یا Tosca Structure
بهینه سازی سازه ای فناوری پیشرو در صنعت برای بهینه سازی سازه ای مبتنی بر بسته های استاندارد FEA موجود در صنعت (Abaqus،ANSYS ، MSC Nastran) برای ایجاد طرح های ابتکاری و پایدار است. این روش، طیف کاملی از راه حل های بهینه سازی را از طراحی مفهومی اولیه تا بهبودهای دقیق طراحی، ارائه می دهد.
در ادامه به بررسی بخش های مختلف از بهینه سازی سازه ای پرداخته می شود.
برای مطالعه واژگان تخصصی بهینه سازی سازه ای در آباکوس بر روی اینجا کلیک نمائید.
نرم افزار آباكوس از رویكرد های مختلفی جهت بهینه سازی سازه ای استفاده كرده است، در ادامه به آن پرداخته شده است:
بهینه سازی توپولوژی یا topology optimization
بهینه سازی توپولوژی با یك مدل اولیه آغاز شده و با اصلاح خواص ماده مانند چگالی و stiffness در المان های مشخص شده ادامه پیدا می كند كه در نتیجه برخی المان ها حذف می شود. بهینه سازی توپولوژی ابزاری مطلوب در ارتقای محصول، جهت تولید ساختارهای سبک و با استحكام می باشد. با استفاده از این روش می توان در مدت زمان کوتاه تر، طرح های ابتکاری را تقویت نمود.
بهینهسازی از نوع توپولوژی از دو الگوریتم پشتیبانی میکند: اولی از نوعgeneral است که انعطاف پذیرتر بوده و میتواند در اکثر مسائل بکار گرفته شود و نوع دوم، condition-based algorithm که کارآمدتر بوده ولی محدودیتهایی را به دنبال دارد. در حالت پیشفرض، نرم افزار از الگوریتم general استفاده میکند اما حین ایجادoptimization task نوع الگوریتم قابل تغییر می باشد. هر کدام از این الگوریتمها، رویکرد متفاوتی در رسیدن به حل بهینه دارد.
مزایای بهینه سازی توپولوژی
مزایای بهینه سازی توپولوژی عبارتند از:
- ایجاد مدل سبک و آماده برای تولید
- کاهش زمان طراحی محصول شامل زمان مربوط به ساخت نمونه اولیه و آزمون و خطا
- طراحی بر اساس شبیه سازی های موجود در FEA مانند : فضای طراحی موجود، شرایط واقعی بار و شرایط مرزی و محدودیت های طراحی و ساخت
بهینه سازی سایز یا Sizing optimization
در بهینه سازی سایز، نرم افزار با استفاده از تغییر ضخامت پوسته، اجازه تغییرات اندکی در قطعه را می دهد که منجر به ارتباط بهینه بین وزن، stiffness و رفتار دینامیکی ماده می شود. این نوع بهینه سازی شرایطی را برای صرفه جویی در مواد فراهم می کند. از کاربردهای بهینه سازی سایز می توان به بهینه سازی ساختارهای ورق در کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ اشاره نمود.
هدف اصلی در بهینه سازی سایز دستیابی به بهترین ابعاد هندسی از ساختارهای پیچیده همراه با بارگذاری های چالش برانگیز است. با حفظ شکل کلی هندسه تنها با تغییر ضخامت ورق، رابطه ای مطلوب بین وزن، استحكام و رفتار دینامیکی مهیا می شود. در مراحل اولیه طراحی، یک روش بهینه سازی سایز، کمک می کند تا بهترین ایده ها برای تفکیک بهینه ورق بدست آید. در مراحل بعدی طراحی، یک بهینه سازی سازه ای منجر به ایجاد ضخامت های مطلوب برای تمام قسمت های ورق در سازه می شود. بهینه سازی سایز باعث افزایش طراحی های نوآورانه در کمترین زمان می شود و یا بعبارتی مدت زمان مربوط به نمونه سازی اولیه کمتر و مطلوب تر خواهد بود.
مزایای بهینه سازی سایز
مزایای بهینه سازی سایز عبارتند از:
- ساختارهای ورق بهینه شده برای کاربردهای صنعت خودرو ، انرژی باد و هوا و فضا
- رابطه بهینه بین وزن ، استحكام و رفتار دینامیکی جهت بهبود محصول
- بهینه سازی ضخامت المان پوسته
- مورد استفاده در برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ با بیش از چند میلیون متغیر طراحی
- زمان و تعداد تکرار پردازنده مستقل از تعداد متغیرهای طراحی
- افزایش کارایی در مسائل زیست محیطی
بهینه سازی شكل یا Shape optimization
در بهینه سازی شكل، آباکوس مدل را از طریق اصلاح سطح عضو بوسیله جابجایی گره های سطح بهینه میکند تا تمرکز تنش موضعی در عضو به حداقل برسد. بهینه سازی شکل باعث بهبود طراحی های موجود و ایجاد اجزایی با استحكام و قابلیت اطمینان بیشتر می شود. همچنین می توان با اصلاح شبیه سازی خودکار در هندسه سطح قطعات تنش، کرنش و یا هر ترکیبی از آنها را به حداقل رساند.
بهینه سازی شکل ابزاری مناسب برای بهبود طراحی در مراحل بعدی تولید محصول است. رویکرد غیر پارامتری بهینه سازی شکل، بیشترین آزادی طراحی را برای دستیابی به حداکثر پتانسیل بهینه سازی به منظور ایجاد استحكام و مقاومت بیشتر ارائه می دهد. بهینه سازی شکل، هندسه سطح را کمی تغییر می دهد تا پیک های تنش، کرنش را به حداقل برساند. این موضوع بر شرایط خستگی تأثیر مثبت می گذارد و بنابراین فواصل لازم برای تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد.
مزایای بهینه سازی شکل عبارتند از:
- بهبود کیفیت محصول از طریق کاهش پیک های تنش
- افزایش استحكام محصول با در نظر گرفتن بار های متمرکز آسیب دهنده و بارهای دوره ای و تکرارشونده
- دستیابی به مدل المان محدود مطلوب و قابل اطمینان و استفاده از حلگرهای پایداری جهت ارتقای کیفیت محصول
- استفاده مستقیم از مدل های موجود – بدون ساده سازی – برای بهینه سازی، شامل تماس، مواد غیر خطی یا تغییر شکل بزرگ و بهینه سازی آنها
- صرفه جویی در زمان با استفاده از رویکرد مستقیم غیر پارامتری
بهینه سازی Bead
optimization در آباکوس از طریق افزودن bead های تقویتی به یک سازه پوستهای منجر به افزایش ممان اینرسی میشود که در نهایتstiffness سازه و یا فرکانس ویژه آن را افزایش و تنش را کاهش می دهد. معمولاbead optimization موجب افزایش stiffness یک قطعه یا کاهش جابجایی در گره های حساس می شود. در این روش، طرح های بهینه Bead را برای بهبود خواص استاتیکی و دینامیکی سازه های پوسته ای ارائه می دهد. با توجه به محدودیت های تولید و بارگذاری در حالت واقعی، چنین راه حل هایی برای هندسه های پیچیده ایجاد می شود.
بهینه سازی Bead ابزاری مناسب برای بهبود استحكام ساختار ورق است. رویکرد غیر پارامتری در بهینه سازی سازه ای، بیشترین آزادی طراحی را برای حداکثر پتانسیل بهینه سازی به منظور افزایش استحكام و کاهش نویز ارائه می دهد. با استفاده از ابزار Bead می توان بدون افزودن ماده اضافی رفتار مکانیکی سازه های ورق را بهبود داد. چیدمان مناسب Bead انعطاف پذیری بالاتری در طراحی و انتخاب مواد ارائه می دهد. در بعضی موارد می توان از ساختارهای ورق نازک تر همراه با Bead استفاده کرد طوریکه استحكام لازم حفظ شود.
مزایای بهینه سازی Bead
مزایای بهینه سازی Bead عبارتند از:
- صرفه جویی در زمان از طریق بهینه سازی کاملاً خودکار Bead تنها در 2-3 مرحله تکرار حلگر
- ایجاد طرح های واضح برای مدل های پیچیده
- ایجاد طرح های ابتکاری و قابل تولید با در نظر گرفتن محدودیت های تولید در هنگام بهینه سازی
- افزایش سفتی و بهبود رفتار دینامیکی سازه های ورق
بهینه سازی سیال یا Tosca Fluid
بهینه سازی سیال از طراحی منحصر به فرد و فناوری بهینه سازی توپولوژی جریان سیال غیر پارامتر
ی برای اجزا و سیستم ها برخوردار است. با این رویکرد می توان از انعطاف پذیری کامل در طراحی برخوردار بود و یک مفهوم ابتکاری و بهینه برای طراحی محدوده و وظایف سیال ایجاد کرد. بهینه سازی سیال تنها با استفاده از حلگرهای CFD و بدون نیاز به هیچ طرح اولیه ای قابل انجام است.
مزایای بهینه سازی به روش بهینه سازی سیال
مزایای بهینه سازی سیال عبارتند از:
- استفاده اقتصادی از سرمایه گذاری های موجود در فناوری اطلاعات
- توسعه خودکار طراحی که منجر به آزمایش فیزیکی کمتر و کاهش تعداد نمونه های اولیه می شود
- چرخه های توسعه کوتاهتر با ترکیب طراحی و بهینه سازی وظایف جریان سیال در مراحل اولیه طراحی
- طرح های پیشرفته با عملکرد بالاتر محصول و کاهش مصرف انرژی
- افزایش سرعت ورود محصول به بازار برای طرح های نوآورانه
دیدگاهتان را بنویسید