Cyfrowe prototypowanie (digital prototyping) cz. II

-- piątek, 01 czerwiec 2007 21:29

W poprzednim artykule zajmowaliśmy się pojęciem cyfrowego prototypowania w kontekście projektowania części w Autodesk Inventor 2008. Równie ważne jest przeprowadzanie rozmaitych testów i analiz dla zespołów elementów – stanowiących fragment lub całość projektu

Im więcej obliczeń i testów wykonamy na wirtualnym prototypie, tym większe są szanse, że prototyp rzeczywisty spełni oczekiwania i nie dojdzie do kosztownych opóźnień w założonym cyklu projektowo- -produkcyjnym.

 

RYS. 1 Włączenie opcji wykrywania kolizji podczas napędzania wiązań ułatwia znalezienie dokładnego położenia, w którym elementy wchodzą w kolizję 

 

Projektowanie funkcjonalne

Na szybkość tworzenia prototypu i szybkość wprowadzania do niego zmian w Autodesk Inventor coraz większy wpływ mają narzędzia, zgrupowane pod nazwą Design Accelerator.

Wprawdzie nie zamierzam ich bliżej opisywać, chociażby dlatego że była o nich mowa w artykule w kwietniowym Design News, ale wspominam dlatego, iż rozwój kreatorów DA to niezwykle ważny nurt rozwoju samego programu i jeden ze składników pojęcia projektowanie funkcjonalne, z którym coraz częściej będziemy mieć do czynienia w kontekście nowych wersji Autodesk Inventor.

Projektowanie funkcjonalne oznacza takie podejście do projektowania typowych układów mechanicznych, w którym inżynier skupia się na funkcjonalności, jaką chce uzyskać, a nie na podstawowym modelowaniu części składowych. Projektant zadaje parametry wejściowe układu w kontekście całego projektu, przeprowadza obliczenia układu (wałka, przekładni, połączenia śrubowego itp.) i po sprawdzeniu wyniku obliczeń zatwierdza w odpowiednim kreatorze wygenerowanie składników układu.

Wydaje się, iż w przyszłych wersjach powinniśmy mieć do czynienia z dynamicznym rozwojem tego sposobu myślenia o projektowaniu mechanicznym.

  

RYS. 2 Wykrywanie kolizji mierzy objętość nałożenia się na siebie dwóch zestawów elementów wskazanych do pomiaru

Sprawdzanie kolizji w zespole

Wiemy, że w każdym złożeniu możemy tworzyć wiązania i dzięki nim wprawiać wirtualne urządzenie w ruch. Wprawdzie już samo obejrzenie pracującego modelu pozwoli wykryć błędy większego kalibru, to jednak przy dużym zagęszczeniu elementów nie jesteśmy w stanie wykryć, czy przypadkowo poszczególne elementy nie kolidują z sobą podczas pracy, tym bardziej że kolizja może dotyczyć maleńkiego obszaru komponentów. W takich przypadkach pomocne jest włączenie opcji wykrywanie kolizji w okienku dialogowym napędzania wiązania. Animacja zatrzyma się w pozycji, w której dochodzi do kontaktu między składnikami złożenia. Kiedy już wiemy, że dochodzi do kolizji, możemy zmierzyć jej zakres. Służy do tego narzędzie analiza kolizji z menu narzędzi. Ustawiamy zespół w przybliżonym położeniu, w którym następuje maksymalne nałożenie się elementów i wskazujemy oba zestawy części do pomiaru. Część wspólna zostaje zaznaczona na czerwono i jednocześnie otrzymujemy komunikat o jej objętości.

Dynamiczna symulacja złożeń

Moduł do dynamicznej symulacji to pod względem merytorycznym istota cyfrowego prototypowania. Celem wszelkich badań, jakie można przeprowadzić w tym module, jest właśnie sprawdzenie modelu wirtualnego prototypu w rozmaitych aspektach, dlatego poświęcę mu dziś szczególną uwagę.

Dynamiczna symulacja zasadniczo jest przydatna dla zespołów, w których występuje ruch i/lub są poddane działaniu innych układów ruchomych. Odtworzenie ruchu w tym module nie jest celem samym w sobie, przecież ruch możemy uzyskać w środowisku złożenia. Tu celem jest obliczenie sił i momentów w poszczególnych połączeniach, przyspieszeń, pozycji, jakie układ przyjmie pod wpływem określonych sił itp. 

RYS. 3 Ręczne tworzenie połączeń w dynamicznej symulacji – konieczne jest zsynchronizowanie ukladów XYZ wskazanych elementów

Środowisko dynamicznej symulacji rządzi się nieco innymi prawami niż środowisko złożeń. Nie stosujemy wiązań, tylko połączenia, ponadto domyślnie każdy komponent (ciało sztywne) domyślnie ma zablokowane wszystkie stopnie swobody, niezależnie od wiązań zdefiniowanych w zespole – dopiero użytkownik definiując połączenia między obiektami odblokowuje ich możliwości przesunięcia bądź obrotu w wybranych kierunkach. W AIP11 istniały dwa sposoby tworzenia połączeń: ręcznie (wybór rodzaju połączenia i wybór obiektów) bądź poprzez konwersję wiązań złożenia (wskazanie dwóch obiektów i wybranie tych wiązań, które mają zostać zamienione w połączenie).

Obie metody wymagały dużego doświadczenia w pracy z modułem, stąd osoby, które chciały skorzystać z modułu okazjonalnie, odczuwały często frustrację i były zdezorientowane przy próbach użycia jego narzędzi. Największy kłopot sprawiało: dobieranie odpowiednich połączeń, ustawienie układów współrzędnych komponentów połączenia oraz usuwanie nadmiarowych stopni swobody (jako wynik wielokrotnego odblokowania tego samego stopnia swobody, czyli niewłaściwego typu połączenia).

 

 RYS. 4 Właściwości obrotowego stopnia swobody – definicja siły w połączeniu

 

AIP 2008 przynosi tu ogromną zmianę. Pojawił się trzeci rodzaj tworzenia połączeń – automatyczna konwersja wszystkich wiązań, rozpoznawanych przez moduł symulacji (konwerter pomija wiązania kątowe, styczne, wiązania ruchu i wiązania przejściowe). Jest to jakby pewien nowy tryb pracy z DS, po jego włączeniu usuwane są wszystkie ewentualnie istniejące połączenia stworzone ręcznie, zastąpione połączeniami automatycznymi, połączenia redundantne (nadmiarowe) są naprawiane automatycznie, a okno wyboru połączeń zostaje odfiltrowane z połączeń standardowych, pozostawiając do wyboru tylko połączenia ruchome. Program sam interpretuje, które grupy elementów złożenia połączyć w ciała sztywne, które grupy są zamocowane, czyli nieruchome. Nadal duże znaczenie ma tu sposób organizacji złożenia. Podzespoły są interpretowane automatycznie jako ciało sztywne i ich wiązania wewnętrzne są pomijane.

Autor: TEKST I RYSUNKI: ANNA NOWAK

---

Linki sponsorowane

	Produkcja od A do Z w samym sercu polskiego przemysłu Zapraszamy Państwa na VI edycję Targów Produkcji i Technologii PROTECH, które ponownie zagoszczą we Wrocławiu.
	Almanach Produkcji w Polsce Kompleksowy katalog w wersji on-online oraz drukowanej majacy na celu dostarczenie użytecznych informacji o dostawcach dla przemysłu jak i oferowanych przez nich produktach.