طراحی صنعتی ایرانی

طراحی صنعتی ایرانی

مدرسه مجازی دیزاین فیوژن
فرمی نیک
سه کنج
استودیو طراحی ایکاس طراحی صنعتی
شرکت طراحی آکسون
ارسال کننده: مهدیه امیری
دسته بندی: مقالات طراحی Tutorial و نرم افزار
تاریخ: 1388/2/31
تعداد بازديد : 6346
share on Facebook   share on Facebook   print

نرم افزارهای تحلیل مهندسی و کاربرد آنها برای طراحان صنعتی

طراحی مهندسی بر پایه حدس اولیه نتایج و سپس آزمایش طراحی برای پی بردن به صحت و درستی آن، استوار است. در این راه نرم افزارهای تحلیل مهندسی، ابزار قدرت مندی هستند که به مهندسان در پیش برد اهدافشان کمک می کنند. به استفاده از کامپیوتر برای تحلیل مهندسی محصولات، Computer aided engineering یا CAE گفته می شود.

اصول کار اکثر نرم افزارها CAE یکسان است؛ بیشتر آن ها با دریافت یک مدل فیزیکی و اعمال شرایط مرزی به روش های عددی، معادلات حاکم را برای آن حل می کنند، اما اختلاف این نرم افزارها ناشی از روش های مدل سازی و کارکردی همچنین قدرت و شدت ضعف آن ها در solver ها می باشد. برخی از این نرم افزارها به صورت استاندارد و تجاری هستند و هر ساله دو یا سه بار update می شوند مانند Ansys و برخی دیگر که آنقدر تخصصی هستند که در شرکت های بزرگ به تنهایی مورد استفاده قرار می گیرند و یا یک گروه مهندسی دانشگاهی برنامه کامپیوتری را به شکل نرم افزار در آورده اند؛ مانند VMP که دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برای طراحی لوله ی توپ آن را نوشته است و در حال حاضر مراحل تجاری شدن را طی می کند.

این نرم افزارها به طور کلی برحسب توانایی آن ها در تحلیل مسائل به سه نوع کلی تقسیم می شوند: استاتیکی و تحلیل تنش، تحلیل دینامیکی و مدل سازی مکانیزم، تحلیل سیالاتی و انتقال حرارت

CAE CAE CAE
نمونه محاسبات انجام شده توسط نرم افزارهای CAE:
تحلیل تأثیر جریان سیال بر دوچرخه سوار - تحلیل تنش ناشی از مقاومت هوا در برابر خودرو - تحلیل برخورد خودرو با مانع

تحلیل در هر نرم افزار تحلیلی شامل 3 مرحله است:

1) مدل سازی و اعمال شرایط مرزی: pre-processing
در مرحله ی اول باید مدل هندسی از فیزیک مسئله ایجاد شود؛ لذا برخی از این نرم افزارها بخش مدل سازی دارند که مانند نرم افزارهای CAD عمل می کند، اما به قدرت و راحتی آن ها نمی باشد. بسیاری از مهندسین ترجیح می دهند که با استفاده از نرم افزارهای CAD مانند Solid works و Catia مدل را ایجاد کرده و با فرمت های step و gis به این نرم افزارها وارد کنند که خالی از اشکال نمی باشند. زیرا فقط اشکال ساده و یک قطعه ای منتقل می شود و اجسام چند تکه با ایراهای بسیار وارد می شوند. پس از مدل سازی قطعه را با عملیات mesh زنی به قطعات کوچک تر تقسیم می کنند تا ساده تر بتوان مسئله را حل کرد. تعیین شرایط مرزی بین نیروهای وارده بر جسم یا هر نوع شرایطی که جسم در واقعیت تحت آن قرار می گیرد مانند دما، سرعت هوا و... در این مرحله انجام می شود.

تعدادی از نرم افزارهای تحلیل مهندسی مانند Ansys این بخش را در خود دارند و برخی دیگر مانند fluent از نرم افزارهای دیگر مانند Gambit یا Nastran و حتی Ansys به این منظور استفاده می کنند.

2. حل مسئله: solver
در این بخش، نرم افزار بر اساس ماهیت مسأله، یک سری معادلات پیچیده را حل می کند که امکان حل تحلیلی برای آن ها وجود ندارد، از روش های عددی حل می کند. از جمله روش های عددی مورد استفاده در این نرم افزارها به دو روش زیر می توان اشاره نمود:
الف) المان محدود: (Finite element method/ FEM) معمولاً در نرم افزارها از این روش استفاده می شود. جسم را به یک سری المان های کوچک تقسیم می کنند (تعداد المان ها تأثیر دارد)
ب) تفاضل محدود: (Finite difference method) دو نقطه که مشخصات آن ها معلوم است به عنوان base در نظر گرفته می شوند و با میانگین گیری بین آن دو نقطه وسط را به دست می آورد و مدام بازه را کوچک تر می کنند تا اختلاف به دست آمده به صفر میل کند.

3. مشاهده ی نتایج
نتایج به دست آمده به دو صورت نمایش های گرافیکی از مدل پس از اعمال شرایط و همچنین به صورت نمودار دو متغیر نسبت به هم، قابل مشاهده است. تقریباً تمام نرم افزارها این بخش را در خود دارند.

نتایج این نرم افزار ها به طور عمده در 4 قالب قابل مشاهده است:
- فایل متنی (Text) که در نرم افزارهایی مثل Excel و Matlab تبدیل به نمودار می شود
- نمودار
- گرافیکی (شماتیک) به صورت عکس
- فیلم

کار حرفه ای با نرم افزارهای کمک مهندسی (CAE) یا همان نرم افزارهای تحلیل مهندسی، مستلزم داشتن دانش ریاضی و فیزیک است. دانشجویان و فارغ التحصیلان طراحی صنعتی به دلیل عدم داشتن این دانش ها در حد استفاده حرفه ای از نرم افزارهای تحلیلی، نمی توانند تحلیل های پیچیده را با این نرم افزارها انجام دهند و در مواقع لازم باید از مهندسین مکانیک درخواست انجام این کار را داشته باشند. و در ضمن به همین دلیل است که طراحان صنعتی از مجموع نتایج و خروجی های مختلف این نرم افزارها، فقط خروجی گرافیکی را می تواند مطالعه نماید. ولی با تمام این مشکلات، یک طراح صنعتی باید کار با یکی از این نرم افزارها را یاد بگیرد تا بتواند قبل از ارائه طرح های ساده خود، از کارایی و عملکرد آن ها اطمینان داشته باشد و طرح خود را توجیه نماید و یا برای طرح های پیچیده خود، باید بداند که چه مواردی را از مهندس مکانیک بخواهد که برای او تحلیل کند و اساسا بداند که به چه نوع تحلیلی نیاز دارد.

برای رسیدن به این هدف یکی از ساده ترین و در عین حال کارآمدترین نرم افزارها در این زمینه به طراحان صنعتی پیشنهاد می شود؛ همانطور که گفته شد، نرم افزار Cosmos در محیط Solid works نیز قابل استفاده است، بنابراین برای استفاده راحت تر توصیه می شود، این نرم افزار را در قسمت Add ins به نرم افزار Solid works وارد کرده و در این محیط با آن کار کنند. نرم افزار Cosmos با قابلیت اجرا در محیط Solid works می تواند به عنوان راهگشایی برای تحلیل های ساده، جهت استفاده طراحان صنعتی باشد. این نرم افزار به علت سادگی در استفاده، مورد توجه طیف وسیعی از مهندسین و همچنین صنایع گوناگون قرار گرفته است و با اندکی مطالعه در قوانین فیزیکی و مکانیکی، نتایج آن به لحاظ مفهومی و نمایشی برای طراحان صنعتی قابل استفاده خواهد بود.

معرفی نرم افزار Cosmos برای طراحان صنعتی:
در این نرم افزار تحلیل و مشاهده ی نتایج به سادگی به صورت نمودار و جدول میسر می باشد. Cosmos دارای 4 حل گر است:
work Cosmos: برای تحلیل نیرو و تنش
Cosmos mold flow: برای تحلیل جریان مذاب داخل قالب تزریق
Cosmos motion: برای تحلیل های دینامیکی؛ شبیه سازی حرکت مکانیزم ها و سرعت و شتاب
Cosmos flow work: برای تحلیل سیالاتی جریان اطراف اجسام برای مثال بال یک هواپیما

- Cosmos دارای محیط گرافیکی بسیار قوی و Interface مناسب می باشد، که همین امر، یادگیری و استفاده از این نرم افزار را بسیار ساده کرده است.
- از نظر مدل سازی، محیطی کاملاً شبیه به نرم افزار مدل ساز Solid works دارد، بنابراین مدل سازی در این نرم افزار بسیار ساده است، ضمن اینکه مستقیماً این نرم افزار در Solid works به عنوان Add ins قابل استفاده است در نتیجه مدل سازی آن می تواند در نرم افزار Solid works انجام شود.
- انواع ورودی و خروجی های این نرم افزار منطبق بر ورودی خروجی های انواع نرم افزارهای مدل سازی و... می باشد.
- همه انواع تحلیل ها از قبیل استاتیکی، حرارتی و دینامیکی در این نرم افزار انجام می شود.
- داده ها و نتایج آن قابل اطمینان و بسیار نزدیک به واقعیت می باشند.
- این نرم افزار به دلیل توانایی های بالا و کاربری آسان، مورد توجه بسیاری از مهندسین می باشد.

تهیه شده در: http://www.newdesign.ir/search.asp?id=515&rnd=3101

نظر بازديدکنندگان (4)


مطالب مرتبط:
نرم افزار
صفحه اصلی | کانال تلگرام نیودیزاین | فیس بوک نیودیزاین | تماس با ما