Parametrik Analiz vs. Optimizasyon

Bu yazımızda parametrik analizi ve optimizasyonu tanımlayıp, daha sonra aralarındaki farkları inceleyeceğiz.

Mühendisler, ürün performansını farklı parametre kümeleri içinde analiz etmek için genellikle parametrik çalışmalara güvenirler ve çoğu zaman, doğrudan en iyi çözümü bulmak için bunun ötesine geçmenin mümkün olup olmadığını merak ederler. Optimizasyon yöntemleri, tasarım alanını verimli bir şekilde otomatik olarak arayarak ve optimum çözümü bularak yardımcı olur.

Parametrik Analiz

Bir parametre, bir sistemi veya çalışma koşullarını tanımlayan bir kümeden birini oluşturan sayısal veya diğer ölçülebilir bir faktör olarak tanımlanır. Parametreler, bir sistemi tanımlamak veya bir sistemin performansını, durumunu veya koşulunu değerlendirmek için yararlı veya kritik olan bir sistemin öğeleridir. Örnek olarak, bir denklem modelleme hareketinin parametreleri, sistem içindeki akışkanların mekaniğini, kütlelerini, boyutlarını ve şekillerini ve yoğunluklarını ve viskozitelerini içerebilir.

Duyarlılık analizi olarak da bilinen parametrik analiz, farklı geometrik veya fiziksel parametrelerin veya her ikisinin sorunun çözümü üzerindeki etkisinin incelenmesidir. Parametrik analiz, örneğin bir kontaktördeki hava boşluğu uzunluğunun manyetik kuvvet üzerindeki etkisini incelemek için tasarım keşfi için önemli bir araçtır.

Altair’in simülasyon çözümleri, mühendislere ve tasarımcılara çeşitli kullanım durumları için bir dizi parametrik analiz aracı sunar. Analiz senaryosu, parametre zamanı ve / veya geometrik veya fiziksel parametreler dahil olmak üzere tek veya çoklu parametrik olabilir. Altair yazılım kullanıcıları, akışkanlar ve termal performans, elektromanyetik, mekanizma hareketi, vibro-akustik, yapısal ve daha fazlasına dayalı parametrik çalışmalar gerçekleştirebilir.

Parametrik analiz, “rafine edilmemiş” çözümler üreten, kullanıcı tanımlı çözüm senaryolarına dayanır. En uygun çözümü veya genel bir tasarımda uzlaşmayı bulmak için bu sonuçların sonradan işlenmesi gerekir.

Optimizasyon

Optimizasyon, tersine, en uygun çözümü veya rekabet eden parametreler arasında optimum bir uzlaşma sağlamayı amaçlamaktadır. Optimizasyon, inceleme için bir başlangıç ​​tasarımı gerektiren parametrik analizin aksine, mühendislere tasarım alanını keşfetmek ve kullanıcı tarafından tanımlanan kısıtlamalara göre en uygun tasarımları oluşturmak için boş bir sayfa sunar.

Optimizasyon yazılımı, herhangi bir belirsizliği dikkate almayan deterministik algoritmalara veya olasılık dağılımlarını kullanarak model belirsizliklerini barındıran stokastik algoritmalara dayanır.

Parametrik analiz ve optimizasyon birbiriyle yakından iç içedir ve genellikle bir ürün tasarımı ve geliştirme iş akışının parçası olarak kullanılır. Bir tasarım mühendisi, ilk geometri geliştirmek için topoloji optimizasyonu gibi yapısal bir optimizasyon yöntemi kullanabilir, ardından “ne olursa” senaryolarını keşfetmek için parametrik analiz kullanarak hedef ve takas çalışmaları gerçekleştirebilir. Bu analizlerin sonuçları daha sonra sistem düzeyinde bir çalışmada optimum parametre dengesini bulmak için bir optimizasyon algoritmasına beslenir.

Aşağıdaki videoda, yüksek performanslı bir elektrik motorunun performansını tasarlamak ve iyileştirmek için multidisipliner optimizasyon yapılmıştır. Elektromanyetizma, sıcaklık (Altair Flux), stres, titreşim ve gürültü (Altair OptiStruct FEA) gibi parametreler bağımsız olarak çalışılır, daha sonra çelişen kısıtlamaları çözmek için optimizasyona (Altair HyperStudy) dayalı çok fizikli bir yaklaşımla birbirine bağlanır. Bu çözüm, çok disiplinli ekip çalışmasını destekler ve tasarım sürelerinin kısaltılmasına yardımcı olur.

Altair elektrikli motor multi fizik analiz

Daha hızlı analiz ve optimizasyon için otomatik çoklu fizik iş akışları sunan Altair SimLab ve karmaşık tasarımların ayrıntılı CAE modellemesi için Altair HyperWorks, parametrize modellerin optimizasyon çalışmalarını kolaylaştırmak için güçlü uygulama iş akışları sağlayan iki yazılımdır.

Çoklu fizikteki problemleri çözerken, özellikle karmaşık montajlar için, analiz öncesi ve sonrası (pre & post processing) işlemler genellikle zaman alıcı olabilir. Altair SimLab, hergün analiz yapmayanlar için bile kapsamlı bir alana özgü eğitim olmadan parametrik optimizasyonu kurmayı kolaylaştırır. Zahmetli geometri temizliği yapmak yerine, SimLab’daki yüksek düzeyde otomatikleştirilmiş modelleme araçları, işin doğrudan geometri üzerinde yapılmasına, iki yönlü CAD bağlantısı yoluyla içe aktarılmasına ve güncellenmesine izin verir. Kullanıcılar; CATIA, Creo, Siemens NX ve SolidWorks gibi popüler parametrik CAD sistemleriyle canlı senkronizasyon ile tasarım değişikliklerini anında keşfedebilir ve değerlendirebilir.

Karmaşık geometrilerin yüksek doğrulukta modellemesi için mühendisler, Altair HyperWorks‘ü kullanarak geometri oluşturma ve düzenleme, orta yüzey çıkarma (midsurface), yüzey mesh oluşturma, mesh kalitesi düzeltmesi için sezgisel olarak doğrudan modelleme gerçekleştirebilir ve verimli montaj yönetimi ve süreç rehberliği ile birlikte. Altair HyperWorks Design Explorer, gerçek zamanlı performans tahmini ve değerlendirmesi için uçtan uca bir iş akışıdır.

Altair HyperWorks Design Explorer

Design Explorer ile yapabilecekleriniz ;

  • Model üzerinde minimum fare tıklaması ile tasarım değişkeni ve yanıtların (responses) oluşturulması
  • Çözümün başlatılması
  • Analiz ve DOE sonuçlarını Results Explorer’u kullanarak yorumlama
  • Tasarım sonuçlarını görüntüleme veya tasarım özeti tablosunu kullanarak tek tek sonuçları yükleme
  • Bir kontrol paneli oluşturarak ve araştırma veya karşılaştırma için ek çalıştırmaların sonuçlarını yükleyip, tasarım çalıştırmalarıyla ilgili verileri grafiğe dökme.
  • Ek çözüm gerçekleştirmeden sonuçları analiz etmek ve tasarım takaslarını değerlendirmek için grafikleri görüntülemek

Bir ürün tasarımı iş akışında birlikte kullanıldığında, parametrik analiz ve optimizasyon, mühendislerin daha hızlı ve daha bilinçli tasarım kararları vermesine yardımcı olabilir ve sonuçta daha yüksek kaliteli ürünler, daha az yeniden tasarım döngüsü ve daha hızlı pazara sunma süresi ile sonuçlanır.