Altair romAI: Yapay zekadan yararlanan DEM simülasyonları nasıl hızlandırılır ?

Bu yazıda, simülasyon verilerinden dinamik bir indirgenmiş modeller (ROM Reduced-Order-Model) oluşturmak için yeni bir Yapay Zeka (AI) tabanlı uygulama olan Altair romAI‘nin kullanımını paylaşacağız. Bir sistem simülasyonu örneğinde bu yenilikçi yaklaşımın ağır makine tasarımını nasıl destekleyebileceğini göstereceğiz. Altair romAI, dökme malzeme etkileşiminden kaynaklanan yükleri öngörmek için bir tekerlekli yükleyici modeliyle birleştirilecek ve simülasyon çalışma süresini yaklaşık 35 kat azaltacaktır.

Bu uygulamada, dökme malzemeyi işlemek için kullanılan bir tekerlekli yükleyicinin analizini anlatacağız. Bu sistem aynı lisansla Altair Simülasyon yazılımları kullanılarak analiz edilebilmektedir;

• Tekerlekli yükleyicinin mekanik sistem dinamiği analizi için Altair MotionSolve ve esnek parçalar (flexbody) için Altair OptiStruct.
• İstenilen pozisyonu elde etmek için bom ve kepçe aktüatörlerinde PID kontrolörlerine yönelik Altair Activate
• Dökme malzeme modelleme (DEM) ve analizi için Altair EDEM

Beklendiği gibi, farklı taşıma manevraları dökme malzemeden kepçeye olan yükleri ve dolayısıyla ayrı parçalar üzerindeki yükleri, örneğin hidrolik aktüatör kuvvetleri ve kritik bileşenler üzerindeki gerilmeleri değiştirir.

Geleneksel olarak her bir farklı manevra için Altair EDEM ile bir eş zamanlı simülasyon çalıştırmamız gerekecekti. Bununla birlikte, Altair EDEM’le özellikle büyük ölçekli problemlerde doğal olarak çözüm süresi uzun olacaktır.

Zorluklar

Bu analizlerin amaçlarından biri, farklı manevraları test etmek ve kritik parçalar üzerindeki gerilme ve yükleri yüksek doğrulukla tahmin etmektir.

Yapay Zeka (AI), DEM sistemini daha verimli ancak yine de doğru olan indirgenmiş model ile değiştirerek çalışmayı hızlandırmamıza yardımcı olabilir mi?

İş Akışı

3 adımlı bir iş akışı izlenmiştir.

• Veri üretimi
• ROM oluşturma ve doğrulama
• ROM dağıtımı / sonuç değerlendirmesi

Hepsini başarmak 9 saatten daha kısa sürmüştür!

Altair romAI’nin eğitimi için gerekli verileri oluşturmak için sadece Altair EDEM’de gerçekleştirilen DEM sistemi ile 5 farklı senaryo çalıştırıldı. Her senaryoda, “X, Z” yer değiştirmeleri ve “θ” kepçe açısı, ilgili hızlarıyla birlikte yeterli bir hareket aralığını kapsayacak şekilde hafifçe değiştirildi.

Daha sonra veriler bir .csv dosyasına kaydedildi ve dinamik indirgenmiş modelin oluşturulması için Altair romAI GUI beslendi.

Sisteme girişler daha önce bahsedilen yer değiştirmeler, açılar ve hızlardır, çıkışlar ise “X” ve “Z” yönlerindeki kuvvetler artı “Y” ekseni etrafındaki torktur. Kepçe üzerindeki malzemenin kütlesi dinamik sistemin durumunu ve ayrıca bizim için ek bir çıktıyı temsil eder.

Daha sonra, aynı girdiler için çıktılarını EDEM olanlarla karşılaştırarak romAI modelini doğrularız.

Oluşturulan ROM’u doğruladıktan sonra, romAI’yi tekerlekli yükleyici modeline bağlarız ve Altair Activate içinde bir eş zamanlı simülasyon çalıştırırız.

Son olarak, karşılaştırma için bir referans olması için, aynı manevrada Altair EDEM ile birlikte simülasyon çalıştırılır.

Bu tür yükleme senaryolarında, bunları uygun şekilde boyutlandırmak için gerekli aktüatör kuvvetlerini tahmin etmek önemlidir. Aşağıda bu hareketleri gerçekleştirmek için hidrolik kuvvetlerin sonuçları verilmiştir. Maksimum kuvvetteki fark %1.4’ün altındadır!

Tekerlekli yükleyicideki en kritik bileşenlerden biri, yüklerin kepçeden çerçeveye ve hidrolik aktüatörlere iletilmesinden sorumlu olduğu için Bom’dur. Altair MotionSolve‘deki esnek (flex) parça yaklaşımını kullanarak, bu parçanın ömrünü hesaplamakta kullanılabilecek Bom’daki gerilmeleri elde edebiliriz.

Orijinal model ile romAI donanımlı olan arasındaki kritik unsur üzerindeki maksimum Von Misses gerilmesindeki farkın %2’nin altında olması dikkat çekicidir !

Sonuç

Birkaç Altair EDEM simülasyonu ile elde edilen verilerden başlayarak yeterli bir hareket aralığını kapsayan uygun bir indirgenmiş model üretildi.

DEM modelinin yüksek non-lineerlik içermesi, bu yaklaşımı daha da zorlaştırmaktadır. Bununla birlikte, romAI, kritik bileşenler üzerindeki gerilme ve yükleri küçük bir sapma ile tahmin etmeye izin vermiştir.

Altair romAI, simülasyon çalışma süresini yaklaşık 35 kat azaltırken eğitimde kullanılanlardan sapan manevralarda bile dökme malzeme kuvvetlerini tahmin edebilir.

Yapay Zeka (AI) ile birleştirilmiş Sistem Simülasyonu hakkında ek bilgi için bizimle iletişime geçebilirsiniz.