CAD ALAPJAI (A számítógéppel segített mérnöki tevékenység CAD/CAM/CAE) Váradi Károly előadás-vázlata Főbb témakörök: - Számítógéppel segített termékfejlesztés - Számítógépes grafika - Geometriai modellezés (drótváz, felület, test modell) - Integrált CAD/CAM/CAE rendszerek - Végeselemes analízis - Szerkezetoptimálás - Számítógéppel segített gyártástervezés A CAD, CAM és CAE értelmezése () Computer Aided Design (számítógéppel segített tervezés): - tervezési koncepciók létrehozására, módosítások megvalósítására, elemzések elvégzésére és a tervezés optimálására használt számítógépes technológia, - korábban rajzok és tervezési dokumentációk készítésére szolgált, - a CAD alapvető szerepe a geometria definiálása (a számítógépes rajzolás és a geometriai modellezés a CAD legfontosabb területei), - a geometria felhasználható további CAM, CAE, stb. tevékenységekhez, jelentős időt megtakaítva és csökkentve a geometria ismételt létrehozása során bekövetkező esetleges hibákat.
A CAD, CAM és CAE értelmezése (2) Computer Aided Manufacturing (számítógéppel segített gyártás): - gyártási folyamatok tervezéséhez, szervezéséhez és vezérléséhez használt, a gyártórendszerekkel (inetfészek révén) összekapcsolt számítógépes technológia, - NC (numerical control) a gyártóeszközök programozott vezérlésének technológiája, - gyártócellában működtethető, szerszámok és munkadarabok, kiválasztását és pozícionálását végző robotok programozása NC gépek részére, - folyamat-tervezés: a szerkezet legyártásához szükséges megmunkálási folyamat egyes lépéseinek meghatározása. A CAD, CAM és CAE értelmezése (3) Computer Aided Engineering (számítógéppel segített mérnöki tevékenység): - a megalkotott CAD geometria modell elemzésére, a termékek várható viselkedésének szimulálására, azok áttervezésére és optimálására használt számítógépes technológia, - mozgásviszonyok elemzése, dinamikai vizsgálat,... - feszültségek, alakváltozások, hőátadási és áramlástani viszonyok meghatározására a leggyakrabban használt eljárás a végeselemes módszer (VEM) (egyszerűsített geometriai modellt használ) - szerkezeti kialakítás optimálása: alak és méret optimálás, - célfüggvény, tervezési változók, kényszerek. 2
Hagyományos gépészeti tervezési folyamat () termékkoncepció kidolgozása (piaci igények, újabb követelmény) termék modellezése terhelések, igénybevételek, számítások részlettervek, végleges geometria gyártás és szerelés helyesség költség, szabványok végleges dokumentum, alkatrész rajzok, széles lehetőség a számítógépes technikák alkalmazására Hagyományos gépészeti tervezési folyamat (2) Információ áramlás Marketing Előtervezés Elemzés Részlet tervek Prototípus Tesztelés Gyártás Hibák, változtatások, javítások - a nem elégséges termék specifikáció számos módosítást igényel a termékfejlesztés fázisában, - a változtatások növelik a költségeket és a piacra kerülési időt, - a gyárthatósági követelmények háttérbe szorulnak a tervezés során. 3
A számítógépes terméktervezés fejlődése A. Korai időszak korlátozott grafikai lehetőségek, képpont megjelenítés, vonalas és vektorgrafika, első rendszerek: 2D-s rajzolás, 7-es évek 3D-s modellezés, szolgáltatások: elforgatás, nagyítás... huzalváz-modell, felület és testmodell, szerkezetelemzés, végeselemes módszer, CAM, NC, adatbázisokkal szemben növekvő igények (hatékonyabb használat), alapvető HW és SW feltételek megteremtődtek. 4
B. Ipari technológiává válás időszaka 3D-s geometriai modellezés elterjedése (felületleírás, test és palástmodellezés) grafikus megjelenítési szolgáltatások igény a rendszerek adatszintű összekapcsolására szabványos adatinterfészek: IGES, STEP... integrált CAD rendszerek (pl. SOLID EDGE) jövő: intelligens CAD rendszerek (mesterséges intelligencia) 5
Konkurrens termékfejlesztés Várható viselkedés Gyárthatóság Tervezés Ellenőrzés Gyártás Tesztelés Működés Költségek Minőség Konkurrens termékfejlesztés - több szakterületet átfogó integrált tevékenység: tervezési tevékenység, gyártástechnológia, anyagtudomány, marketing, - konkurrens termékfejlesztés: a termékfejlesztéshez kapcsolódó tevékenységek egyidejű és integrált elvégzése, - a termék életciklusának tekintetbe vétele (koncepció, minőség, költségek, újrahasznosítás), - folyamatos információáramlás szükséges a termékfejlesztésben részt vevő partnerek között, - a termék várható költségét a tervezési folyamat jelentős mértékben meghatározza, - jelentős profitveszteséget okoz, ha a termék megkésve kerül a piacra. 6
7
Számítógéppel segített konkurrens tervezés - a termékfejlesztés valamennyi területére kiterjed (piackutatás, geometriai tervezés, elemzés, gyártási folyamatok tervezése és ellenőrzése, stb.), - a mérnöki tervezést számos CAD, CAE és CAM programcsomag segíti újabban integrált formában, - a műszaki adatbázisok integrálódnak a vállalati információrendszerbe, - a solid model vagy test modell a következő tevékenységeket integrálhatja: geometriai tervezés, folyamattervezés, gyártástervezés, gyártás és szerelés szimulációja, rapid prototyping. Termékmodell aspektusmodellek összessége információ-megosztás szükséges az alábbi területek között: * konstrukciós tervezés * alak és formatervezés * analízis * működési szimuláció * gyártóeszköz tervezés * gyártás és szerelés * minőségbiztosítás * vásárlók 8
A termékmodell komponensei és az aspektusmodellek koncepcionális modellezés - specifikáció - hatások gépészeti termékmodellezés geometriai modellezés elemzés-orientált modellezés gyártás-orientált modellezés - "D", "2D", "3D" - alaksajátosságok - összeállítási modellezés - szilárdsági mod. - kinematikai - mûködésszimulációs - költség mod. - szerszámpálya - robotmozgás - gyártóeszköz Költségmodellezés termelőeszközök működtetésének költsége, konkurrens tervezési környezet fenntartási költségei, költségmegtakarító szemlélet helyett hozamnövelő szemlélet, tervezés legyen költségérzékeny a gyártóeszközök működtetésének költségeire, tervezési alternatívák kidolgozása nem jelentős költségnövelő tényező. 9
A konkurrens termékfejlesztés perspektívái Product Realization Process. Team work 2. Communication 3. Design for Manufacturing 4. CAD Systems 5. Professional Ethics 6. Creative Thinking 7. Design for Performance 8. Design for Reliability 9. Design for Safety. Concurrent Engineering ASME felmérés, amely az iparban dolgozó mérnökök körében készült.
CAD/CAM/CAE rendszerek komponensei -általános követelmény: hatékony, interaktív geometriai modell készítés és módosítás -HW eszközök: Monitor, igényes megjelenítés Input eszközök (pld.: egér, tablet) Output eszközök (pld.: plotter, színes printer) CAD/CAM/CAE rendszerek hálózati működése., központi számítógép (költséges, esetenként túlterhelt) 2., Munkaállomások használata (olcsóbb, rugalmasabb) 3., Legújabb PC konfigurációk, Windows NT (számos feladatra jól használható) Tipikus CAD/CAM/CAE szoftverek
Számítógépes grafika - grafikát segítő könyvtárak (subrutinok elemi grafikai feladatok elvégzésére) - driver-ek (képernyő, nyomtató, egér, stb.) Jellegzetes grafikai szolgáltatások - geometriai modellek vetítése - geometriai modellek transzformációi (transzláció, forgatás, skálázás, tükrözés) - geometriai modellek leképezése - takart vonalak és felületek eltávolítása - árnyékolt megjelenítés - számítógépes animáció Megjegyzés: CAD/CAM/CAE rendszerek kulcsfontosságú része a grafikai modul 2
Koordinátarendszerek Világ koordinátarendszer (WCS), hivatkozási koordinátarendszer Modell koordinátarendszer (MCS), objektumhoz kötött koordinátarendszer Nézési koordinátarendszer (VCS), nézőpontban elhelyezett, x vízszintes, y függőleges Megjegyzés: Az objektum helye és orientációja leírható a WCS-ben az MCS helyének és orientációjának megadásával. - kiinduló pozíció: MCS és WCS egybeesik - az aktuális pozíció megadható a kiinduló pozícióhoz képest a transzláció (elmozdítás) és az elforgatás megadásával - az objektum pontjainak világkoordinátái megadhatók a kiinduló pontok koordinátáinak transzlációja és forgatása révén. Geometriai modellek vetítése (I) a geometriai modellek megjelenítése a képernyőn különféle nézetekben a képernyő 2D-s felület, ezért transzformálni kell a 3D-s objektumot a vetítési síkra vetítési középpont, vetítési sík ezen vetítési vonalak metszéspontjai a vetítési síkon alkotják a vetített pontokat, amelyek összekapcsolása adja meg a vetített alakzatot perspektivikus és párhuzamos vetítés Perspektivikus vetítés Párhuzamos vetítés 3
Geometriai modellek vetítése (II) műszaki megjelenítés rendszerint párhuzamos vetítésre alapul a méretek, szögek megőrzése érdekében ortografikus vetítés: a vetítési irány merőleges a vetítési síkra leggyakoribb a modell KR (MCS) tengelyeivel párhuzamos vetítés nézőpont és nézési irány definiálja a nézési KR-t nézetek készítése során először a nézési KR x és y tengelye egybeesik a modell KR x és y tengelyeivel, majd pedig a modell forgatásával képezhetjük a különféle nézeteket Geometriai modellek transzformációi merevtest-szerű mozgás során a test nem deformálódik ezen transzformációk alkalmazhatóak pontokhoz, görbékhez, felületekhez és testekhez alapelem a pont transzformáció transzformációs mátrix: elemei a transzformációs paraméterekből képezhetőek modell transzformáció a jellegzetes pontok transzformációján keresztül egyenes vonal: két végpont transzformációja majd összekötés görbe transzformációja jellemző pontok transzformációján keresztül 4
5 Az objektum pontjainak transzlációja a geometriai alakzat párhuzamos marad a kezdeti alakzattal minden pont azonos távolságra mozdul el egy adott irányba c Z Z b Y Y a X X m W m W m W + = + = + = = m m m W W W Z Y X c b a Z Y X Az objektum pontjainak forgatása az x tengely körül hasonlóan képezhető a forgatás a további tengelyek körül segítségével a modellek különböző irányból nézhetőek meg avagy pld. tengelyszimmetrikus modellek képezhetőek θ θ θ θ cos sin sin cos m m W m m W m W Z Y Z Z Y Y X X + = = = = cos sin sin cos m m m W W W Z Y X Z Y X θ θ θ θ
6 Skálázás (nagyítás vagy kicsinyítés) gyakran használatos az alakzat méreteinek csökkentésére vagy növelésére x, y, z irányban Z Y X s s s,, szeres nagyítás az origóhoz képest = Z Y X s s s Z Y X Z Y X Tükrözés az x-y síkra hasznos szimmetrikus modellek készítése során tükrözés megvalósulhat síkon, egyenesen vagy ponton keresztül = Z Y X Z Y X
Geometriai modellek leképezése transzformáció egy KR-en belül leképezés két KR között a pont (vagy alakzat) megadását megváltoztatjuk, egyik KR-ből átírjuk a másik KR-be a modell pozíciója és orientációja változatlan marad a térben, csupán a leírás változik a felhasználó gyakran WCS-ben dolgozik, viszont az adatbázis MCS-ben tárol leképezés szükséges az elemek szerelése (egybeépítése) során típusok: transzlációs, rotációs és általános leképezés Takart vonalak és felületek eltávolítása (I) Cél: látható vonalak (felületek) kiválasztása. Hátsó oldalak eltávolítása Cél: azon felületek kiválasztása, amelyek a nézőpont irányába mutatnak. Ha M N, látható felület. Ha M N =, élben látható. Ha M N, nem látható felület. 7
Takart vonalak és felületek eltávolítása (II) 2., Mélység szerinti osztályozás a felületek nézőponttól mért távolság szerinti osztályozása (nézési koordinátarendszerben z koordináta) a közelebb eső felület mindig takarja a távolabb eső felületet részleges takarás esetén a kérdéses felületeket kisebb felületekre kell bontani 3., Takart vonalak eltávolítása Hátul Hátul Elöl Elöl Hátul Elöl az objektum összes élét ellenőrzi az algoritmus, hogy azokat takarja-e az objektumot határoló - felület a nézési koordinátarendszer z koordinátája szerint hasonlítható össze egy-egy él egy-egy határoló felülettel részleges takarásnál az él takart része eltávolításra kerül Árnyékolt megjelenítés takart vonalak és takart felületek nélkül: megjelenítés a fényforrás megfelelő elhelyezésével és a színek megválasztásával egy látványos és könnyen áttekinthető megjelenítést biztosít, az egyes felületeket alkotó képpontok nem csupán egy színnel jeleníthetők meg, hanem a visszavert fénysugár intenzitását is figyelembe kell venni, amely a fénysugár beesési szögétől és a nézési iránytól függ a felület normálisához képest. 8
Tipikus CAD rendszer: Rajzoló (2D) Geometriai modellező rendszer (3D). Görbék Geometriai modellezés.. Huzalváz-modell (a legegyszerűbb) élek bemutatása, élek szerinti jellemzés huzalváz modell: pontok, vonalak, ívek és görbék alkotják kezdetben (6-as évek) 2D-s szint 7-es évektől 3D-s központi és asszociatív adatbázisok hátrány: -nehezebb értelmezés -hosszadalmas adat és parancs igény -térfogati és tömeg jellemzők nem határozhatóak meg -NC szerszámpálya nem képezhető vonalak, ívek és körök alkotják a legegyszerűbb leírási módokat gyakran általánosabb görbék szükségesek görbék parametrikus megadása a legkedvezőbb (lokális koordináta) görbék: analitikus és nem analitikus nem analitikus görbék: adatok csoportjával jellemezhetőek spline-ok és Bezier-görbék gyakran célszerűbbek a szabad formájú görbék és felületek a bonyolultabb alakzatok leírására.2. Görbék leírása 2. Felületek alaktervezés, bonyolultabb formák megadása nem végezhető el huzalváz modellezés révén pontos leírás felületi modellezést igényel használható tömeg számításra, ütközés vizsgálatokra, FE háló készítésre és NC pálya generálásra 2.. Felületi modellek jobban alkalmazható mint a huzalváz leírás felületek létrehozása: pontok alapján interpolációval görbék alapján interpolációval görbék transzlációja vagy rotációja révén a felületi modell megjelenítése sokkal realisztikusabb takart vonalak kiválasztása megoldott árnyékolt képek előállíthatóak analitikus és nem analitikus felületek használhatóak analitikus felületek: sík, szabályos felület, forgás felület és tabulált henger nem analitikus: Hermit spline felület, B-spline, Bezier, stb. felületek
3. Testek solid model gyorsan terjedt el a gyorsabb HW és fejlett SW révén, automatizált és integrált tervezést és gyártási funkciókat tesz lehetővé, a test modell teljes, jellemző és tömör leírása az objektumoknak, lehetővé teszi számos feladat automatizálását és integrálását (tűrésvizsgálat, tömegjellemzők számítása, FEA, CAPP(gyártástervezés), NC megmunkálás), huzalváz- és felületmodellezés a térbeli ütközést nem képes felismerni. 3.. A test modell könnyebb létrehozni mint a huzalváz-, vagy felületmodelleket test modell geometriát és topológiát (az objektumot alkotó geometriai jellemzők kapcsolódása és asszociativitása) is tartalmaz célszerű test modellt izometrikus nézetben készíteni objektum különféle sorrendben készíthető test modell létrehozása: - primitívekből kombinálva - felületek elmozdítása vagy elforgatása révén 3.2. Test modellek építőelemei legalapvetőbbek: téglatest, henger, kúp, gömb a téglatest a leggyakrabb elem a szerkezetekben primitívek megadása: + geometriai adatok + elhelyezkedési adatok + irányítottsági adatok 2
Test modellek építőelemei Téglatest Henger Kúp Gömb szélesség, magasság, mélység lokális KR, P origó sugár és magasság H méret Z irányban Lokális KR, P origó alapsugár magasság lokális KR, origó sugár középpont P-ben lokális KR Két vagy több primitív kombinálható az alábbi műveletekkel: egyesítés, közös rész és különbségek képzése 3
Példa huzalváz, felület és testmodell előállítására Huzalváz modell 4
Felület modell Felület és testmodell 5
Test modell létrehozása primitívek kombinálása révén (CSG) Testmodell létrehozása felület elmozdítása révén 6
Testmodell létrehozása felület elforgatása révén Alaksajátosságok modellezése - alaptest, anyag hozzáadása v. elvétele, - kiemelt kérdés a profil megrajzolása szerkesztő és referencia elemek segítségével, - profil alapú alaksajátosságok, asszociatív a profilhoz, - anyaghozzáadás pl. kihúzás, borda, - anyagelvétel pl. kivágás, furat, - főbb lépések: profil síkjának def., profil készítés, profil él kiválasztása irány kihúzáshoz, kihúzás 7
- megmunkálási alaksajátosságok lehető legkésőbb célszerű megadni, lekerekítés, átmenet, - modell történetének nyomonkövetése (Feature pathfinder) korábbi állapotokhoz is alaksajátosság adható (insert), - Boolen műveletekhez képest az alaksajátosságok szerinti műveletek egyszerűbbek, - asszociativitás: a geometriai kényszereknek megfelelően együtt változik a profil v. az alkatrész, Szerelés (Összeállítás) már létező alkatrészekből vagy összeszerelt állapotból indulhatunk ki (szerelés építése; szerelés módosítása; ütközés vizsgálat), más rendszerekben készült alkatrészek is beszerelhetőek, hálózati megosztás révén különböző gépeken készült és tárolt alkatrészek is elérhetőek, első alaktrész: a kiinduló alkatrész (grounded kényszer), újabb alkatrész geometriai kényszerekkel kapcsolódik a meglévőkhöz, szerelés referencia síkok segítségével, szerelési kényszerek: felületek illesztése,élek, oldalak közös síkon. Ütközésvizsgálat: egy-egy csoportban lévő alkatrészeket ellenőriz Szerelési megjelenítés: részletek v. robbantott ábrák 8
CAD/CAM szoftverek sajátosságai. Bevezetés cél: a termelékenység és a hatékonyság növelése felgyorsítják a tervezés folyamatát jellemző vonások: interaktív programok szabványos programnyelven készülnek az adatbázis szerkezet és kezelés határozza meg a rendszer minőségét és sebességét felhasználónak meg kell tanulnia a rendszer használatát legfontosabb: 3D-s, asszociatív, centralizált és integrált adatbázis centralizált: változás egy nézetben, érvényesül a többi nézetben integrált: a geometriai modell felhasználható a terméktervezés valamennyi fázisában asszociatív: input információ különféle formában kereshető vissza CAD/CAM SW: hatalmas, több évig készülő rendszerek felhasználók: alkalmazók, alkalmazói programozók és rendszer programozók
Integrált CAD/CAM rendszer Koncepcionális tervezés geometriai modellezése Geometriai modellezés Tervezési programcsomag Nem Tervezés kereskedelmi SW csomaggal? Igen Tervezés tesztelése és kiértékelése Végleges terv elfogadható? Nem Programok fejlesztése Igen Rajzolás Dokumentáció Megmunkálás tervezés CAPP csomag Igen Vannak gyárthatósági ellentmondások a CAD adatbázisban? Nem NC programozás NC csomag Megmunkálás Ellenőrzés Szerelés Ellenőrzési és szerelési csomag Integrált CAD/CAM rendszer 2
2. Grafikai szabványok CAD/CAM SW = alkalmazási program grafikai rendszer támogatásával szükségessége: HW-től független alkalmazói program (pl. különböző grafikus display) képek és adatok átadása adatbázisok portábilitása (adat - transzfer különböző rendszerek között) különféle szabványok: GKS, VDM, VDI, CGI, IGES...) 3. Adatbázis file, vagy file gyűjtemény szervezett gyűjtőformája a grafikai és nem grafikai adatoknak, amelyek a háttértárolón megtalálhatóak először az adatszerkezetet kell megválasztani, majd pedig az adatbázist cél: összegyűjteni és megőrizni adatokat, amelyek a műveletek és döntések során rendelkezésre állnak Adatszerkezet adatelemek csoportja, amelyek relációs kapcsolatban állnak egymással Adatbázis modellek (I) relációs adatbázis (kapcsolódó táblázatok, szekvenciális file-ok) Pl. objektum leírása X Y Z kezdő vég vonalak.. 2. 2. 3. 3. pontok vonalak felületek hierarchikus adatbázis (fa struktúra, root) objektum felületek élek pontok koordináták 3
hálózati adatbázis (kölcsönhatások) Adatbázis modellek (II) felületek élek pontok Objektum orientált adatbázis file-ok és rekordok helyett objektumok tervezése a cél a lehetséges műveletek: objektumok törlése, hozzáadása, módosítása stb. ideális CAD/CAM alkalmazásokra A CAD, CAM és CAE integrálása központi adatbázison keresztül Koncepcionális tervezés Méretek meghatározása Anyag választás Szerelési módszerek CAD Alkatrész rajzok Vastagság meghatározása Adatbázis Alkatrészek összeállítása CAE Szimuláció Anyag kezelés Készülékek és megfogások Automatizált szerelés Automatizált forgácsolás CAM 4
Funkcionális követelmények CAD/CAM adatbázisokkal szemben többféle mérnöki alkalmazás koncepcionális tervezéstől a gyártási műveletekig dinamikus módosítás, bővítés és asszociativitás interaktív természetű tervezés tervezési verziók tárolása (számos optimális megoldás) több tervező egyidejűleg dolgozhasson a projekten ideiglenes változatok szabad tervezési sorrend könnyű hozzáférés Adatbázis Menedzsment Rendszer SW amely lehetővé teszi a tárolt adatok használatát és módosítását védi az adatokat A központosított adatbázis előnyei: megszünteti az ismétlődéseket szabványos törekvéseket segíti (adat transzfer) biztonsági követelményeket alkalmaz (hozzáférési korlátozások) integritást biztosítja (nincsenek összeférhetetlen adatok) Adatbázis Koordináta Rendszer A modell geometriai és grafikai megadására, tárolására és megjelenítésére 3 féle koordináta rendszer szükséges modell KR (MCS) (DD KR) világ KR (WCS) (tetszőleges, felhasználói) nézési KR (SCR) (2D, képernyő) valamennyi adat az MCS-ben van tárolva 4. A grafikai műveletek módjai a geometriai tervezés fázisában meg kell őrizni az asszociativitást a tervezés és a modell adatbázis között ugyanakkor a rajzkészítés során nem kell megőrizni az asszociativitást modell mód rajzoló mód modell mód esetén valamennyi művelet érvényesül az adatbázisban rajzoló módban a műveletek nincsenek hatással a modell adatbázisára 5
5. SW modulok Operációs rendszer modul rendszer eszközök és parancsok, amelyek file-okat kezelnek és nyilvántartást végeznek (pl. file műveletek, alkönyvtár kezelés alprogramok használatra) Grafikai modulok a geometriai modellezés végrehajtására, a geometria módosítására, építésére, bővítésére, rajzkészítésre és dokumentációra szolgálnak Alkalmazások moduljai gyakran rendszerektől függően más és más közös elemek: összeállítás készítés, FEA, tűrés elemzés, mechanizmusok elemzése, animáció, szimulációk, gyártási alkalmazások (pl. folyamat tervek, NC, CIM, robot szimuláció stb.) Kommunikációs modulok integrált rendszereknél alapvető fontosságú: a CAD/CAM rendszer, számítógépek és gyártórendszerek között hálózati összeköttetéseken keresztül adatátvitel formájában valósul meg más Termék adat-menedzsment rendszerek (PDM) a termékfejlesztés a tervezésen és gyártáson kívül magába foglalja az elemzés, minőségbiztosítás, csomagolás, szállítás és marketing tevékenységeket is, cél ezen területek integrálása közös adatbázison keresztül, és az adatáramlás biztosítása, a CAD rendszerek helyi adatkezelő rendszerei csak a rajzokat és a geometriai modelleket képesek támogatni, a termékfejlesztés teljes folyamatát követni kell, általános megközelítés: PDM rendszerek a tervezési és mérnöki tevékenységeken túl az értékesítést, gyártást és a termékkövetést is támogatják, a WEB segítségével hatékonyan megvalósítható a termék adat-menedzsment több munkahely és szerteágazó tevékenységek figyelembevételével. 6
A CAD és VEM rendszerek egységesítése - Cél: a termékfejlesztési idő csökkentése - Mire vonatkozik a VEM preprocesszálás automatizálása? * geometriai modell * terhelések * peremfeltételek anyag-jellemzők hozzárendelése - Hogyan segíti a tervezőmérnököt? * kevesebb végeselemes speciális ismeret szükséges * gyorsuló tervezési folyamat * belső és külső adatbázisok használata A komplex analízis lépései * 3D -s szerkezeti modell és a probléma definiálása * a szerkezetelemzés típusa és az ahhoz szükséges részlet - információk * diszkretizáció - VEM modell (megfelelő elemek: méret és alak) * terhelés és peremfeltételek alkalmazása (csomópontokban és elemekhez hozzárendelve) * végeselem analízis * eredmények elemzése, értékelése, az érvényességének ellenőrzése * modellfinomítás vagy az eredmények dokumentálása - Az integrált CAD-VEM rendszer leírása - Cél: teljesen automatizált tervezési környezet - Objektum orientált CAD rendszer, VEM - rendszer és egy szakértőrendszer - Intelligens interfész - modulok és tudásbázisok továbbá szakma-specifikus "szakértők" - A rendszer először "fejlesztő orientált" üzemmódban működik, később "felhasználó" üzemmódban - A "fejlesztő" üzemmódban jön létre a tudásbázis - A "felhasználó" módban a rendszer szakértőrendszerként működik - A rendszer döntéshozó mechanizmusa a szimultán/konkurens tervezés koncepciójára épül, ezért a rendszer konzultál számos "szakértővel" 7
Integrált CAD/VEM rendszer Tervezési követelmények elôírása A B C a b c Tudásbázis Korábbi tervezési modellek Objektum modell (Geometriai és funkcionális adatbázis) Objektum modell (az analízis számára Automatikus hálógenerálás Terhelés peremfeltételek VEM számítás VEM eredmények 2 3 4 Eredmények Végleges tervezés "Szakértôk" Módosítási lehetôségek A a Szerelés egyszerűsített VEM modell készítése Eredmények elemzése és módosítások Tudás alapú szakértôi rendszerek Geometriai módosítás, másik objektum modell választás B Költség b hálógenerálás és elemtípus választás 2 Az objektum modell alapján újabb VEM modell C Gyártás c VEM eredmények szelektálása és elemzése 3 Hálófinomítás 4 Megfogások módosítása 8