Unigraphics NX Advanced Simulation

NX Advanced Simulation, NX  Nastran çözücüsü ile CAD formatından bagımsız çalısabilen, sonlu elemanlar model yaratma ve inceleme araçlarından olusan NX Advanced FEM’i birlestiren bütünlesmis bir çözümdür. Tasarlanan ürünün performansını etkileyecek olan tasarım kararlarının saglıklı olarak alınabilmesi için gerekli karmasık 3D matematik modellerin hızlıca olusturulmasını saglayacak kapsamlı geometri yaratma, ideallestirme ve soyutlama araçlarını barındırır.

NX Advanced Simulation gerçek bir multi fizik (multiphysics) ortamını gerek Nastran ile olan sıkı entegrasyonu ile, gerekse diger endüstri standardı çözücülerle saglayabilir. NX Advanced FEM (Finite Elements Method Sonlu Elemanlar Metodu), otomatik ve manüel ag (mesh) modelleme için gerekli temel modelleme fonksiyonlarını, yüklerin ve sınır kosullarının tanımlanmasını ve sonlu eleman modeli kontrollerini saglayan araçları içerir. Görsellestirme araçları sayesinde sonuçları kolay ve hızlı bir sekilde, çoklu olarak ekranda ve yazıcıda görüntüleyebilir. Bunlara ek olarak, kapsamlı sonuç görüntüleme (postprocessing) yetenekleri sayesinde analiz sonuçları incelenebilir, Excel’e aktarılabilir, grafikler elde edilebilir. Sonuçlar istenirse JT formatı aracılıgı ile JT2Go ya da Teamcenter Visualization ürünleri yardımıyla sirket içerisinde farklı kullanıcılara aktarılabilir. NX Advanced FEM; NX Nastran, MSC Nastran, ANSYS, ABAQUS gibi birçok endüstri standardı çözücüyü destekler. Örnegin, NX Advanced FEM içerisinde bir mesh ya da çözüm (solution) yaratılırken, çözümün yapılacagı ortam ve gerçeklestirilmek istenen analiz tipi belirlenir. Ardından yazılım, tercih edilen çözücüye ve analiz tipine göre, sadece seçilen çözücünün destekledigi yük tiplerini, sınır kosullarını ve çözüm seçeneklerini ekranda o çözücüye ait terminoloji ile kullanıcıya sunacaktır. Bunlara ek olarak, Advanced FEM’den ayrılıp import/export islemleriyle ugrasmadan model çözülebilir ve sonuçlar incelenebilir. • Advanced FEM sayesinde, çalısmalar. sim (simulation) ve .fem (finite element method) dosyaları seklinde ayrı dosyalar olarak saklanır. Bu sayede, bir mühendis mesh’i olustururken, bir digeri aynı anda sınır kosullarını ya da yükleri tanımlayabilir.

• Advanced FEM çok yetenekli bir ag (mesh) olusturucusu (mesher) barındırır. Çok yüksek kalitede mesh olustururken mümkün oldugunca az sayıda eleman kullanmaya çalısacak sekilde tasarlanmıstır.

0D, 1D, 2D ve 3D eleman tiplerini destekler. Kullanıcı isterse elemanların toleranslarını belirleyebildigi için, örnegin radyus bölgeleri gibi karmasık geometrilerin hangi hassasiyetle örülecegini belirleme imkânına sahiptir.

• Advanced FEM dahilinde bulunan geometri soyutlama araçları sayesinde kullanıcı CAD geometrisini analiz sonuçlarını etkilemeden islem süresini kısaltacak sekilde basitlestirebilir.

Örnegin, çok küçük kenarlar ya da ince uzun yüzeyler gibi problem  çıkarması muhtemel ögelerden CAD geometrisinde degisiklik yapmak zorunda kalmadan  kurtulmak mümkündür.

      • Advanced FEM, NX4 sürümü ile birlikte NX Thermal ve NX Flow çözümlerini de desteklemektedir.

•  NX Thermal, entegre bir Sonlu Farklar (Finite Difference) çözücüsüdür.
• Isı mühendislerinin ısıl yüklere maruz kalan sistemlerde ısı akısını ve sıcaklıkları öngörmesine imkan verir.
• o NX Flow Hesaplamalı Akıskanlar Dinamigi (Computational Fluid Dynamics, CFD) çözücüsüdür. Kararlı haldeki (steady state) sıkısmayan akıskanların akıs analizi, debisi ve akıskan hareketinin basınç gradyanlarının elde edilmesinde kullanılır.
• Bu çözücüler beraber kullanıldıgında, NX Thermal ve NX Flow tasınım, yayılım
  ve ısınım ile ısı transferi problemlerinin simülasyonunda kullanılabilir.

Sonlu Elemanlar (FE) Modelleme Araçları
Diger CAD sistemlerinden gelen tel kafes, yüzey ya da katı geometrilere IGES, STEP AP203, STEP AP214, Parasolid, JT gibi formatlarla, CATIA ve Pro/Engineer gibi yazılımlardan gelen dosyalara da bu yazılımlara özel gelistirilmis arabirimler ile ulasılabilir.

Geometri yaratmak ya da geometri üzerinde degisiklik yapmak için komple bir araç seti kullanıcıya sunulmaktadır. Çogu durumda, tasarım geometrisinden kullanılabilir bir matematiksel model elde edebilmek için çesitli degisiklikler yapılmak zorunda kalınır.

Kullanıcı çesitli detay unsurları geçici olarak kapatabilir, tamamen silebilir ya da mesh yogunlugunu kontrol etmek için ekstra geometriler ekleyebilir. Parametrik olarak NX’ten aktarılmıs ya da dısarıdan gelmis geometriler üzerinde
basitlestirme islemleri yapabilecek soyutlama araçları kullanıcıya sunulmustur; parça içerisinde iliskisellik ya da parametriklik kesinlikle zorunlu degildir.

NX Advanced FEM’in sagladıgı geometri düzenleme yetenekleri arasında:

• Etkilesimli olarak NX parçalarındaki parametrik unsurları kapatıp açabilme,
• Basitlestirme komutlarında belirlenecek belli sartlara uyan radyus ve deliklerin
parametrik olmayan modellerden otomatik olarak kaldırılabilmesi,
• Geometrik ögelerin eklenmesi, degistirilmesi ya da silinmesi (Örnegin yüzey ya
da katı üzerinde problem çıkarabilecek yüzeylerin bölünmesi, bölünmüs
yüzeylerin birlestirilmesi, yüzey köselerinin tasınması vs.)
• Katı model üzerinden dogrudan orta yüzey (mid-surface) denilen sembolik
yüzeylerin elde edilmesi ve yüzey kalınlıgının otomatik olarak atanması,
• NX Manager ve Teamcenter ile CAD modeliyle FEM arasındaki iliskiselligin
saklanması.
Mesh Olustururken CAD Modelinin Basitlestirilmesi
CAD modeli, çogu durumda analizcinin isine yaramayacak ögeler de barındırır. nce
uzun yüzeyler, sirket logosu gibi detaylı kabartmalar, küçük yarıçaplı radyuslar ve
delikler gibi. Bu tür ögelerin bulunması ve kaldırılarak modelin basitlestirilmesi için
birçok araç bulunmaktadır.
Basitlestirme araçları, hem parametrik hem de non-parametrik parçalar üzerinde
kullanılabilirler. Burada vurgulanması gereken bir durum da, bu degisikliklerin orijinal
CAD modeli üzerinde herhangi bir degisiklige yol açmamasıdır. CAD modelinde
yapılacak degisiklikler ise, basitlestirilmis geometriye otomatik olarak yansıtılacaktır. Bu
sayede CAD modelinde yapılan en ufak degisiklik, kullanıcıyı bütün FE modeli bastan
yaratmak zorunda bırakmayacaktır.

Mesh Yaratma

Güçlü basitlestirme ve mesh olusturma araçları, kullanıcıya herhangi bir katı modelden, yüzeyden ya da 1D
elemandan yola çıkarak mesh olusturma imkanı sunar.

NX Advanced FEM içerisinde bulunan ag örmeye ait özellikler arasında sunlar bulunur:
• Yüzeylerin ve hacimlerin herhangi bir topolojik sınırlama olmaksızın
otomatik ag örülmesi
o 3D Üçgen Prizma
o 3D Süpürme
o 2D Ag Örme

2D Planlı (mapped) ag örme

1D ag örme
• Kiris
• Rijit
• Yay
• Bosluk
• Sönümleyici
• Mesh yaratma esnasında kullanıcı kontrollü geometri basitlestirme
• Dogrusal veya parabolik dörtgenler, üçgenler ya da agırlıklı olarak dörtgen
olmakla beraber eleman çarpıklıgını azaltmak için gereken yerlerde üçgen
elemanların kullanıldıgı meshlerin olusturulması
• Dogrusal veya parabolik dörtyüzlü elemanlarla meshlerin olusturulması
• Mesh olusturma öncesinde dörtyüzlü elemanların en fazla ne kadar
esneyebilecegine dair toleransların belirtilmesi
• Yerel eleman kontrolü sayesinde istenen sıklıkta mesh olusturma
• Kenar üzerindeki eleman sayısının kontrolü
• Toleransın belirlenebilmesi
• Geometrik dizi seklinde artıp azalan sıklık kontrolü
• Noktasal kütlelerin, rijit çubukların, yayların, boslukların ve sönümleyici
elemanların geometri tabanlı tanımlanması ve olusturulması
• Mesh olustururken kullanılan parametrelerin geometrik unsurlarla
iliskilendirilmesi bu sayede tasarımdaki geometri degistigi zaman mesh
üzerindeki güncellemeler otomatik gerçeklestirilebilir.

Eleman Kütüphanesi

50’yi askın çesitten olusan eleman kütüphanesi ile çok çesitli analizlerin yapılabilmesini
saglar. Lineer ve parabolik yüzey/katı elemanları, aksisimetrik elemanlar, profiller,
çubuklar, yaylar, sönümleyiciler, kütleler ve bosluklar tanımlanabilir. Skalerler ve diger
özel elemanlar kendilerine has grafiksel sembollerle gösterilirler. P-elemanları (katı
dörtyüzlüler) lineer yapısal analizlerde desteklenmektedir.
Profil Kesit Özellikleri
Profil kesit özelilikleri, standart bir kesit setinden ya da dogrudan CAD modelinden
olusturulabilir.

Yükler ve Sınır Kosulları

NX Advanced FEM ile çalısma kosullarını dogru bir sekilde tanımlayabilmek için
gereken yükler ve sınır kosulları tanımlanabilir.
• Yükler ya da sınır kosulları, mesh yerine basitlestirilmis 3D geometri üzerine
tanımlanabilir. Bu tanım, istenirse iliskisel sekilde olusturulabilir.
o Mesh noktaları
o Yüzeyler
o Kenarlar
o Egriler üzerine tanımlama yapılabilir.
• Yüzey-yüzey kontak destegi
• Dügüm noktalarının (node) yer degistirmeleri de dahil olmak üzere, sınır
kosulları tanımlanabilir.
• Yapısal yükler
o Dügüm noktalarına kuvvetler ve sıcaklıklar
o Eleman yüzü ve kenar basınçları
o vme (yerçekimi, öteleme, rotasyon)
o Çevre ve referans sıcaklıkları
• Isı transferi yükleri
• Dügüm noktalarına ve/veya yayılı ısı kaynakları
• Yüzey ve kenar akısı, konveksiyon ve radyasyon
• Tüm yükler ve sınır kosulları kendilerine has semboller ile gösterilirler.
• Tasarım geometrisinde yapılan degisiklikler, yüklerin ya da sınır kosullarının
tekrar tanımlanmasını gerektirmeyecek sekilde iliskiseldir.
• Zamana baglı yükler ve sınır kosulları dogrusal olmayan (non-lineer) yükleme
kosullarının düzgün sekilde simülasyonu için tanımlanabilir.

Model Kontrol Araçları

Hatalı bir sonlu elemanlar modelinin kontrolü oldukça vakit kaybettirici hale gelebilir.
Çogu durumda, bu hatalar analiz sonrasında bile fark edilmemektedir. NX Advanced  FEM’in sagladıgı grafiksel ve matematiksel araçlar sayesinde modelin sorunsuz olup olmadıgını çözüme göndermeden önce arastırmak mümkündür.

• Komsu dügüm noktaların ve elemanların yanlıslıkla fazladan tanımlanmaması
için yapılan kontrol,
• Serbest kenar (Free edge) ve yüzey kontrolleri ile model içerisinde bulunan
istenmeyen çatlak kontrolleri,
• Elemanların oldugundan daha küçük gösterilmesi sayesinde görsel olarak
yapılabilecek kontrol,
• Elemanların sekillerinin verilen esik degerlerinin altında kalıp kalmadıgının
kontrolü (sünme, burulma vs.)
Analiz Sonuçlarından En yi Sekilde Faydalanma Analiz sonuçlarının tasarım kararlarını etkileyebilmesi için, sonuçların anlasılır ve dikkat çekici sekilde görüntülenebilmesi gerekir.

NX Advanced FEM sayesinde :

• Hareketli, adım adım ilerleyen ya da yumusak renk geçislerine sahip görünüsler yaratılabilir
• Kesit düzlemi (Cut Plane) görünüsü, eleman ve ok görünüsü kullanılabilir,
• Görsel sablonlar sayesinde önceden yapılmıs görsel ayarlar tekrar kullanılabilir.
• Metnin, baslıkların ya da renklerin nasıl görünecegi belirlenebilir.
• Birden fazla sonuç aynı ekranda incelenebilir ve farklı senaryolar karsılastırılabilir.
• Ekran birden fazla bölüme ayrılabilir.
• Geometrinin deforme olmus hali görüntülenebilir, orijinal hali ile karsılastırılabilir.
• 3D sonuç bilgi kutuları ya da kullanıcı yorumları eklenebilir.
• Elde edilen görsel sonuçlar:
o VRML
o PNG
o JPEG
o JT
o GIF
o TIFF
o BMP
o Hareketli GIF formatlarında kaydedilebilir.

• Bir ya da daha çok sonuç Excel’e aktarılabilir.
• Model ve çözüm verisi ile ilgili sonuçlardan olusan bir rapor kolayca
hazırlanabilir.

İstege Baglı Çözücü Ortamları

NX Advanced FEM kullanıcı arabirimi, kullanıcının seçtigi analiz tipine ve çözücüye
göre degisiklik gösterir. Bu sayede, kullanıcı sadece kendisinin isine yarayacak detayları
ve terminolojiyi görecektir. Örnegin NX Nastran çözücüsünün seçilmesi durumunda
görüntülenecek eleman tipleri ile ABAQUS seçilmesi durumundaki eleman tipleri farklı
olacaktır.
Kullanıcı tüm çözücü ortamlarını seçerek çalısabilir, ancak bu datanın import ya da
export edilmesi istege baglı bir modülle mümkündür (ABAQUS, ANSYS, MSC.Nastran
gibi)
NX4 Advanced FEM ürününün destekledigi çözüm ortamları asagıda listelenmistir:

NX Nastran – Desktop
NX Advanced Simulation pakedi, NX Nastran – Basic çözücüsüne ait bir lisans
içermektedir. Asagıda Advanced FEM ile yapılabilecek analiz tipleri ve bunları içeren
Nastran paketleri ile ilgili bir tablo bulunmaktadır.

Çözüm süreçleri (Solution Processes)
NX Advanced Simulation, aynı zamanda çözüm süreçlerinin tanımlanmasını da saglayarak, çok adımlı analizlerin yapılmasını saglar.

Adaptive Çözüm

Adaptive çözüm, tüm çözücülerde geçerli bir lineer statik çözüm metodudur. H-adaptive analiz yöntemi sayesinde çözüm islemini tekrarlar, iterasyon ile kullanılan mesh üzerinde otomatik olarak iyilestirme yapar. Bu çözüm tipinin amacı normalde uzun vakit alan mesh üzerinde degisiklik yaparak sonlu eleman modelinin tekrar tekrar çözülmesi ve optimum mesh boyutunun bulunması isini otomatik hale getirmektir. Mesh optimizasyonu, elemanlar üzerindeki gerilim süreksizliginden yola çıkarak hataların hesaplanması esasına dayanır. Bu hata tahminlerine göre, model üzerindeki kritik bölgeler bulunur ve mesh optimizasyonu sırasında bu bölgelerde daha hassas mesh örülmesi saglanır.

Kritik bölgeler tanındıktan sonra, yerel iyilestirmeler otomatik olarak yapılır. Eleman boyutu belirleme algoritması sayesinde yeni eleman boyutları belirlenir. Elemanların kalitesi de bu süreç boyunca kontrol edilir, böylece geçis bölgelerinde ileride problem çıkarabilecek noktalar da dikkate alınmıs olunur.

Yorulma Analizi
Yapısal yorulma analizi, tasarımın yapısal dayanımını basit ya da karmasık yükleme sartları altında incelemeye yarar. NX Advanced FEM ile yük tekrarları tanımlanabilir, sonuçlar elde edildiginde kaç yük tekrarı sonrasında çatlak olusumunun basladıgı ögrenilebilir. Yorulma analizi, kümülatif hasar yaklasımını kullanarak gerilme/uzama –
zaman iliskilerini göz önüne alır. Standart malzemelere ait yorulma dayanım verileri de saglanmaktadır.

Optimizasyon

Optimizasyon, tasarımcının hedefledigi bir amaç için en iyi çözüme ulasmasına yardımcı olur. Kullanıcı, parçanın kütlesi ya da maksimum Von Mises gerilmesi gibi bir hedef belirler ve bu hedefe ulasabilmek için programın degistirmesine izin verdigi parametreleri seçer. Optimizasyon modülü belirlenen tasarım kriterini döngü içinde degistirerek istenen hedefe ulasmaya çalısır.