Ekskavatör kepçesinin simülasyon ve makine öğrenimi ile şekil optimizasyonu

by Posted on

Bu yazıda, ekskavatör kazma döngüsü sırasında parçacık doldurma işlemini optimize etmek için en uygun kepçe şeklinin nasıl elde edileceği gösterilecektir. Bu sürecin optimizasyonu için Altair HyperWorks tasarım ve simülasyon platformu yazılımları kullanılmıştır;

  • Kepçe geometrisinin parametrik modellenmesi için Altair Inspire
  • Ekskavatörün, parçacık doldurma hareketine yönelik eş zamanlı simülasyon için Altair MotionSolve – Altair EDEM ( Mekanik sistem simülasyonu & dökme malzeme simülasyonu)
  • Kepçe şeklini değiştirme ve yeni simülasyonları çalıştırma sürecini otomatikleştirmek için Altair HyperStudy

Son olarak, şekil parametreleri için optimizasyon, Altair romAI ile oluşturulan indirgenmiş model (ROM) yardımıyla yapılır.

Çalışma sonunda, dolum kapasitesi açısından %20 performans artışı sağlayan bir kepçe şekli elde edilmiştir.

Altair HyperWorks tasarım ve simülasyon çözümleri hakkında taleplerinizi iletişim formunu kullanarak bize iletebilirsiniz. Tüm HyperWorks yazılımları tek bir lisans ve Altair UNIT lisans sistemi avantajıyla kullanılmıştır.

GİRİŞ

Altair Inspire ile Parametrik Modelleme

Altair Inspire‘nın çizim araçları, kolayca parametrik bir kova şekli oluşturmanıza olanak tanır. Çalışma için aşağıda gösterildiği gibi parametrik geometrili bir kepçe modeli oluşturulmuştur.

Parametrik tasarımla, aşağıdaki videoda gösterildiği gibi sadece parametreleri değiştirerek kepçe şeklini hızlı bir şekilde değiştirebilirsiniz.

Altair MotionSolve ve Altair EDEM ile kazı simülasyonu

Altair MotionSolve ve Altair EDEM arasındaki eş zamanlı simülasyon yeteneğinden yararlanarak, tanecikli malzeme / parçacıklarla etkileşime giren ekskavatörü (rijit ve esnek parçalar dahil) simüle edebilirsiniz.

Altair MotionSolve, hareketli bir makinenin, bu durumda bir ekskavatörün dinamik davranışını simüle etmenizi sağlayan mekanik sistem simülasyon yazılımıdır. Esnek modellenen parçalarla elastik deformasyon da dikkate alınabilir. Böylece, kazı işlemi sırasında kol ve bom üzerindeki gerilme ve deformasyonu değerlendirmek mümkündür. 1D simülasyon yazılımı Altair Twin Activate ile birlikte hidrolik aktüatörler ve kontrol sistemleri de entegre edilerek tam sistem simülasyonu gerçekleştirilebilir.

Altair EDEM, bu malzemelerin bir dizi çalışma ve proses koşulu sırasında ekipmanlarıyla nasıl etkileşime gireceğine dair önemli bir fikir veren Ayrık Eleman Yöntemine dayalı bir dökme malzeme simülasyon yazılımıdır. Genel EDEM Malzeme Modeli ve Toprak / Toz Paketi gibi çeşitli malzeme modelleri mevcuttur ve simülasyonları kolayca gerçekleştirmenizi sağlar.

Altair HyperStudy ile Deney Tasarımı (DOE)

Altair HyperStudy, simülasyon adımlarını ve iş akışını otomatikleştirmek için kullanılan deney tasarımı (DOE) ve optimizasyon yazılımıdır.
Bu örnekte, kepçe şeklinin değiştirildiği bir tasarım deneyi yürütmek için EDEM-HyperStudy bağlantısı kullanılmıştır. Her DOE çalışması sırasında, Altair Inspire parametrik modeli otomatik olarak kepçenin geometrisini günceller ve bunu MotionSolve–EDEM eş-simülasyonuna besler. Simülasyonlar tamamlandıktan sonra, maksimum reaksiyon kuvveti, hareketi gerçekleştirmek için gereken enerji ve döngüden sonra kepçede kalan parçacıkların kütlesi (doldurma miktarı) gibi kazma döngüsü metrikleri çıkarılabilir.

Parametrik modelleme kısıtlama ifadeleri de uygulanabilir; örneğin, kepçe uzunluğu arttığında, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi genişlik azaltılabilir ve kepçe kapasitesi (hacmi) sabit tutulurken çeşitli kepçe şekilleri otomatik olarak oluşturulabilir.

İndirgenmiş model ve Altair romAI ile optimizasyon

Altair HyperStudy‘den elde edilen DoE sonuçlarını eğitim verisi olarak kullanan Altair romAI, yapay zekadan yararlanan bir indirgenmiş model oluşturmak için kullanılabilir.

Oluşturulan ROM, girdi olarak kepçe şekli parametrelerine dayalı olarak dolgu performansını tahmin edebilir. Bu örnekte, kazılan toprak miktarını (dolgu kütlesi) en üst düzeye çıkaran kepçe parametreleri setini bulmak için bu ROM’u kullanarak Altair Twin Activate’de bir optimizasyon süreci yürütülmüştür.

Optimize edilmiş kepçe şeklinin performansının doğrulanması

Optimizasyon süreci tarafından öngörülen kepçe şeklini kullanarak, kazı performansını doğrulamak için Altair MotionSolve – Altair EDEM eş zamanlı simülasyonu kullanarak son bir doğrulama çalışması yapılabilir.

Sonuç

Sonuç olarak, orijinal şekle kıyasla kepçe dolum kütlesinde %20’lik bir geliştirme sağlanmıştır.

Published by admin