Altair OptiStruct, 25 yılı aşkın yenilikçiliğini sürdürerek, optimizasyon ile tasarımı yönlendirmek ve yapısal performansı doğrulamak için endüstri lideri şirketler tarafından dünya çapında kullanılmaktadır.

OptiStruct statik ve dinamik, titreşim, akustik, yorulma, ısı transferi ve çoklu fizik disiplinlerinde hem doğrusal (linear) hem de doğrusal olmayan (nonlinear) problemleri çözer. Topoloji optimizasyonu ile günümüzde hafif, yapısal olarak verimli ürün tasarımına yön veren OptiStruct, geleneksel süreçler, kompozitler ve eklemeli üretim için çok çeşitli temel üretim kısıtlamaları ile birlikte birçok başka yapısal optimizasyon yöntemi de sunmaktadır.

Altair OptiStruct 2023 yeni özellikler web seminer kaydını izleyin

Implicit Doğrusal Olmayan Analizler

Implicit Doğrusal Olmayan analiz özellikleri OptiStruct’ta agresif bir şekilde geliştirilmeye devam ediyor. OptiStruct 2023’teki yeni bir implicit doğrusal olmayan analiz özelliği:

Aşınma Çıktısı ( Wear output)

Sürtünmeli sürekli kayan (frictional continuous sliding) temaslar için metalden metale aşınma gibi aşınmayı tahmin etmek için Aşınma Çıktı özelliği artık mevcuttur. Hem Doğrusal Olmayan Statik analiz hem de Doğrusal Olmayan Geçici analiz için desteklenmektedir.

Aşınma, Archard Aşınma denklemine göre hesaplanır ve aşınma katsayısı, sertlik ve üsler gibi parametreleri tanımlayabilirsiniz. Ortaya çıkan sonuçlar temas basıncını, kayma hızını ve aşınma derinliğini gösterecektir.

Isı Transferi Analizi

OptiStruct 2023, Geçici Termal Analiz için otomatik zaman adımlandırma (time-stepping) etkinleştirme özelliğini de içeren birçok yeni özellik sunarak Isı Transferi için geliştirmelere devam ediyor.

Geçici Termal Analiz için otomatik time-stepping

Otomatik zaman adımlandırma, Geçici Termal analiz için adaptif sürekli ayarlanabilir zaman adımı kontrolüne olanak tanır. Otomatik zaman adımlandırma, sıcaklığın zaman türevine ve kapasitansa dayalı olarak her eleman için hata hesaplar. Bu, birçok durumda gelişmiş performansa olanak sağlayabilir.

Varsayılan olarak kapalıdır ve TSTEP kartında MREF=1 olarak ayarlanarak etkinleştirilebilir. Doğrusal (varsayılan Newmark-Beta) ve doğrusal olmayan (varsayılan Backward Euler) geçici termal analizler için desteklenir.

Gürültü Titreşim (NVH)

OptiStruct 2023, Dinamik Sertlik (Dynamic Stiffness) olarak bilinen önemli bir çıktıyı hesaplama özelliğini sunarak NVH için geliştirmelere devam ediyor.

Dinamik Sertlik Çıktısı

Dinamik sertlik, NVH alanında yaygın olarak kullanılan bir çıktıdır ve artık KDYN çıktı isteği aracılığıyla standart bir çıktı olarak mevcuttur.

Dinamik Sertlik, yer değiştirmenin tersidir. KDYN çıktısı hem H3D hem de PUNCH formatlarında mevcuttur. PUNCH formatı için SORT1, SORT2 ve PHASE seçenekleri desteklenir.

Optimizasyon

Altair OptiStruct, optimizasyon ile tasarımı yönlendirmek ve yapısal performansı doğrulamak için endüstri lideri şirketler tarafından dünya çapında kullanılmaktadır. OptiStruct 2023’te aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok optimizasyon geliştirmesi kullanıma sunulmuştur:

Elektriksel Optimizasyon

Optimizasyon artık elektriksel analize dayalı olarak mevcuttur ve diğer analiz türleriyle birleştirilebilir. Elektriksel Potansiyel (ELPO) ve Elektriksel Uyumluluk (ELCOMP) yanıtları elektriksel optimizasyon için kullanılabilir.

Topoloji, Free-shape, Shape, Free-size, Boyut ve Topografi optimizasyonu desteklenmektedir.

Elasto-plastisite ile Şekil Optimizasyonu

Elasto-plastisiteyi dikkate alan şekil optimizasyonu artık mümkündür. Plastik gerilmeler, Deplasmanlar, Kütle ve Hacim yanıt olarak kullanılabilir. Şekil optimizasyonu (DVGRID) ve Free-shape (Serbest şekil) (DSHAPE) optimizasyonu desteklenmektedir. Serbest şekil için hem Klasik hem de VERTEXM yöntemleri mevcuttur.

Şu anda küçük deplasmanlı Doğrusal Olmayan Statik analiz için desteklenmektedir.

Frezeleme Kısıtlamaları

5 eksenli frezeleme muazzam bir tasarım özgürlüğü sağlar ve karmaşık şekillerin üretilmesine olanak tanır. Bu tür parçaların optimizasyonuna izin vermek için OptiStruct’a frezeleme üretim kısıtlamaları eklenmiştir. Level-set yöntemi ile topoloji optimizasyonu için desteklenirler. Frezeleme kısıtlamaları sadece katı elemanlara uygulanabilir.

Frezeleme kısıtlamaları iki yoldan biriyle tanımlanabilir: DTPL’deki AÇI (D/L oranı) alanını doğrudan tanımlayarak veya DTPL’deki R, B ve H alanlarını kullanarak freze ucunun ve kafasının boyutlarını tanımlayarak.

Explicit Dinamik Analiz

OptiStruct’taki Explicit Dinamik Analiz’de önemli geliştirmeler ve yeni özellikler 2023 versiyonuna eklenmiştir.

1D Kiriş Plastisitesi

Entegre kiriş kesitleri artık ROD ve BAR tipi PBEAML kirişleri için kullanılabilir. Bu, hem implicit hem de explicit doğrusal olmayan analiz için desteklenmektedir. İzotropik, kinematik ve karma sertleşme (MATS1) için desteklenmektedir.

Entegre kirişler Timoshenko teorisine dayanmaktadır ve kısa ve ince yapılara uygulanabilir. Plastisite, eksenel ve eğilme deformasyonu için dikkate alınır. Açık analiz ayrıca kesme gerilmelerinden kaynaklanan plastisiteyi de dikkate alır.

Explicit Analiz için Continuum Shells

Continuum Shells, ilişkilendirilmiş yer değiştirme serbestlik dereceleri ile 3D katı eleman topolojisini kullanır ve artık Explicit analiz için de mevcuttur. Bunlar, bükülme problemleri, klasik katı elemanlarla bağlantı ve çift taraflı temaslar için kullanıcı dostu elemanlardır.

Continuum shells, Mindlin tipi shell elemanları olarak çalışır ve ek olarak kalınlık yönündeki değişiklikleri dikkate alır. Kinematik denklemler shel elemanlara dayanır ve kurucu (malzeme) 3D katılarla ilgilidir. Eleman formülasyonu, kilitlenmeyi ortadan kaldırmak için varsayılan gerinimi azaltılmış entegrasyon ile birleştirir.

The post Altair OptiStruct 2023 Yeni Özellikler appeared first on .

İlk olarak, her yöntemin kısa ve basitleştirilmiş bir açıklamasıyla başlayalım

Implicit çözücüler (Altair OptiStruct), modeldeki her bir elemanın sertlik matrislerini birleştirerek genel bir sertlik matrisi oluşturur. Sonuç, bir eşzamanlı denklem sistemidir. Sistemi çözmek için, genel sertlik matrisi tersine çevrilir ve her düğümdeki (node) yer değiştirmeleri hesaplamak için uygulanan kuvvet vektörü ile çarpılır:

[K] {d} = {f} ^ext     à         {d} = [K]^-1 {f} ^ext

[K] ‘nin boyutu n x n’dir; burada n, modeldeki serbestlik derecesi (DOFs) sayısıdır. Büyük bir model için, genel sertlik matrisinin sayısal olarak tersine çevrilmesi zaman alıcıdır. Analiz doğrusal değilse (non-linear), bu ters çevirme her adımda veya adımda birden çok kez güncellenmelidir. Zaman (veya yükleme) adımı, çözümün yüklemesine ve doğrusal olmayışına göre seçilir – malzeme, geometrik veya temas. Model tamamen doğrusal (linear) ise, yalnızca bir zaman adımını / matrisi tersine çevirmek gerekir. Fiziğin karmaşıklığı arttıkça zaman adımı azalmalıdır.

Explicit çözücüler (Altair RADIOSS) doğası gereği dinamik tekniklerdir; ancak, büyük doğrusal olmayan yarı statik problemler için kullanılabilirler. Hareket denklemleri, genel toplu kütle matrisi [M] (ters çevrilmesi kolay) kullanılarak oluşturulur ve kısa vaka süresi nedeniyle sönümleme olmaz.

[M] {a} = S {f}  = {f}^ext – {f}^int

{f}^ext  uygulanan kuvvet

{f}^int  iç kuvvet ([K]{d} yerine geçer)

{a}  ivme

İvme için hareket denklemleri çözülmüştür; hız ve yer değiştirme daha sonra “Merkezi Farklar Metodu” kullanılarak hesaplanır. Ancak, daha da önemlisi, bu yöntem bir dizi bağımsız denklemle sonuçlanır, bu nedenle matrisi tersine çevirmeye gerek yoktur. Her zaman adımı son derece hızlı gerçekleştirilir. Uyarı, denklemlerin sabit kalması için zaman adımının çok küçük olması gerektiğidir. Zaman adımı, ses hızının modeldeki en küçük elemandan geçmesi için gereken süreden daha küçük olmalıdır. ( milisaniye mertebesinde) . Bu nedenle, çok küçük elemanları ortadan kaldırmak için mesh dikkatlice hazırlanmalıdır.

Statik, Yarı-Statik ve Dinamik Problemler:

Implicit veya Explicit çözücü kullanma arasındaki karar, problemin türüne göre belirlenir.

Statik ve Yarı-Statik problemler

Statik problemler için mantıksal ilk seçenek implicit yöntemdir. Doğrusal olmayan malzeme, doğrusal olmayan burkulma veya çözümü zor temaslar ile ilgili problemlerde explicit yöntem seçilmelidir.

Dinamik problemler

Düşük hızlı dinamikler veya dönen montajlar için mantıksal ilk seçim implicit yöntemdir. Doğrudan (direct) dinamik çözüm ve modal dinamik çözümler mevcuttur. İlgili mod sayısı azsa, çözüm süresini doğrudan dinamikle karşılaştırıldığında azaltmak için modal dinamik kullanılabilir. Explicit, çarpışma, düşme, çarpma ve patlama gibi yüksek hızlı / kısa süreli dinamik problemler için mantıksal ilk tercihtir.

Yarı-statik problemleri çözmek için her yöntemin avantajları

Implicit analiz avantajları

1. ) Minimum eleman boyutu, çözüm süresini doğrudan etkilemez. Explicit analizde, küçük bir eleman daha küçük bir zaman adımına ve daha uzun bir çözüm süresine neden olur.
2. ) Yakınsamayı engelleyen veya sık zaman / yük adımının azaltılmasını gerektiren doğrusal olmayan durumların yokluğunda çözüm genellikle daha hızlıdır.
3. ) Çözümün kararlılığı garantilidir. Explicit analizde stabilite koşulludur.
4. ) İterasyon (Yineleme) gereklidir, ancak zaman adımları nispeten büyük olabilir.
5. ) Çözümde atalet etkileri yoktur
6. ) Eleman hatası (failure) simüle edilemez. Büyük bozulmalar yakınsama sorunlarına neden olabilir
7. ) Analiz sonuçlarının işlenmesi basittir. Explicit analizde, dinamik etkileri ortadan kaldırmak için zaman geçmişleri filtrelenmelidir

Explicit analiz avantajları

1. ) Genel sertlik matrisinin oluşturulması gerekmez.  (Implicit çözüm süresi  (N DOF’lar)²‘ye ve bir  [N X N] genel sertlik matrisinin çoklu tersine bağlıdır.) 
2. ) Yakınsama gerekli değildir. Doğrusal olmayan sorunlar kolaylıkla çözülür.
3. ) Yakınsama gereksizdir. Implicit analizde, her adım için yakınsama gereklidir.
4. ) İterasyon gereksizdir, ancak zaman adımları nispeten küçüktür.
5. ) Stabil zaman adımını artırmak için kütle ölçeklendirme kullanılabilir, ancak atalet etkileri artacaktır.
6. ) Bir analiz sırasında elemanlar silinerek eleman hatası simüle edilebilir. Eleman boyutunu azaltabileceği, zaman adımını azaltabileceği ve çözüm süresini artırabileceği durumlarda eleman distorsiyonu önlenir.

Vaka süresi

Genel olarak, vakanın süresi darbe gibi 0.1 saniyeden az ise, explicit bir analiz yapılmalıdır. Daha uzun süreye sahip vakalar genellikle implicit bir analiz kullanılarak gerçekleştirilir.

Bununla birlikte, bazen çözümü etkileyen atalet olmadan daha uzun bir vaka daha kısa sürede simüle edilebilir. Ataletin etkileri, küçük kalması gereken bir kinetik enerjinin zaman geçmişi ile izlenebilir.

Örneğin, bir plastik şişenin üstten yüklenme testinde, yük birkaç saniye boyunca uygulanır. Test sırasında, şişenin işlevsiz kalmasından önce yerel burkulma meydana gelebilir. Implicit bir analiz tipik olarak ilk yerel burkulmada yakınsamaz ve sonuç elde edilemez. Öte yandan, yük 0,1 saniyede uygulanırsa, explicit bir çözücü yerel burkulma ve burkulma sonrası davranışı kolayca tahmin edecektir. Atalet kuvvetleri ihmal edilebilir düzeydedir.

Bir modelde üç ana doğrusal olmama durumu şunlardır ;

– Plastiklik gibi doğrusal olmayan malzeme özellikleri

– Burkulma veya büyük yer değiştirmeler / gerilmeler gibi geometrik doğrusal olmama

– Temas gibi sınır koşulları

Implicit analizler, doğrusal olmayan durumları çözmek için iteratif (yinelemeli) teknikleri kullanır. Belirli sayıda denemede denge sağlanamazsa, zaman / yükleme adımı genellikle azaltılır ve süreç devam eder.

Sorun yüksek doğrusal olmama durumu içeriyorsa son derece doğrusal değilse, çözülebilir veya yakınsamada başarısız olabilir. Bazı durumlarda yakınsamaya yardımcı olabilecek sayısal teknikler vardır, ancak explicit bir çözümü denemek daha kolay olabilir. Implicit bir çözümde hata ayıklamak çok zaman alıcı ve sinir bozucu olabilir.

Explicit analizler, doğrusal olmayan durumların üstesinden kolaylıkla gelebilir.

Hangi yöntemi kullanacağınızdan emin değilseniz:

– Explicit teknikler kullanarak mesh oluşturun – en küçük eleman boyutunu kontrol edin.

– Altair OptiStruct‘ı kullanarak analizi çalıştırın.

– Yakınsama olasılığı düşükse, modeli Altair RADIOSS‘a dönüştürün ve yeniden çözümü başlatın.

Daha detaylı bilgi için Altair uzmanlarınca hazırlanan ve ücretsiz e-kitapları aşağıdaki bağlantılardan indirebilirsiniz.

	Practical Aspects of Finite Element Analysis
	Introduction to Explicit Analysis with Altair RADIOSS

The post Implicit ve Explicit Analiz Arasındaki Fark appeared first on .