Behavioral Modeling

Pro/ENGINEER Wildfire

Тема: Поведенческое моделирование - Анализ объёма

Урок #1

---

Разделы

Что такое Поведенческое моделирование и почему я должен его использовать?

Определение целей анализа

Базовый конструктивный элемент анализа

Выполнение Анализа Осуществимости

Выполнение Анализа Чувствительности

Выполнение Анализа Оптимизации

 

Руководящие принципы данной обучающей программы

Условности этой обучающей программой

Ниже приведены примеры, как следует читать данное руководство. В каждом пункте приведён пример того, как это может использоваться в данном документе.

Все опции меню Pro/ENGINEER будут обозначены как #this text.

• Меню PART: #Feature, #Create, #Datum, #Plane, #Default.

Объяснение или комментарии относительно Ваших действий будут отмечены следующим типом текста.

 

**Для начала мы создадим новую деталь с базовым плоскостями по умолчанию.**

 

Любой выбор файла будет отмечен <this text>

• Меню FILE: #Open, Name: <handle>, #OK.

Любой ввод информации с клавиатуры в Pro/ENGINEER будет маркирован как [this text].

• Меню FILE: #New, Name: [surf_1], #OK.

 

 

I. Введение – Основы Поведенческого моделирования

Что такое поведенческое моделирование?

Поведенческое Моделирование - управляемое конечной целью моделирование, когда геометрия Pro/ENGINEER может быть проанализирована и оптимизирована в зависимости от специфических ограничений и требований проекта.

Типичное инженерное проектирование состоит из неисчислимых итераций, пока проект не удовлетворит разработанных для этого требованиям.

Поведенческое Моделирование позволяет конечной цели проекта быть зафиксированной в конструктивных элементах анализа, что позволяет Pro/ENGINEER автоматически завершить итерации и решать числовые задачи большого объёма, уменьшая таким образом время разработки и улучшая качество конечного продукта.

 

Зачем использовать  поведенческое моделирование?

Многие инженеры знают, каковы должны быть главные требования проекта. Тем не менее, по мере продвижения процесса проектирования, геометрия проекта изменяется.

Проблема при традиционном твердым моделированием - фиксация важных и критически факторов в модели. Используя Поведенческое Моделирование факторы типа веса, площади поверхности и объема могут быть сохранены как конструктивные элементы детали или сборки, которые могут управлять всей геометрией детали. Много проблем, которые было почти невозможно решать, могут быть легко и быстро решены в Pro/ENGINEER.

 

Какие типы анализа могут быть выполнены?

Имеется много типов анализа, который могут быть выполнены с помощью поведенческого моделирования. Ниже приведено несколько типов возможных анализов.

• Объем и плоскость поверхности
• Центр тяжести и масса
• Углы отражения и рефракция

• Плавучесть
• Упаковка
• Движение
• И многие другие

 

 

Что такое Анализ Осуществимости задачи?

Это тип анализа поведенческого моделирования, который определяет может ли специфическое проектное требование быть выполнено.

 

Что такое Анализ Чувствительности?

Анализ Чувствительности даст понять проектировщику, как изменение только одного специфического размера повлияет на весь проект.

 

Что такое анализ оптимизации?

Оптимизация является сердцем поведенческого моделирования и позволяет проектировщику менять геометрию в определенном диапазоне, чтобы выполнять определенные критерии проекта как, например, специфические объемы или минимизированная масса.

 

II. Область действия анализа.

Один из самых важных коэффициентов к созданию всестороннего анализа поведенческого моделирования - подготовить модель к изменению и правильно выделить требования и цели проекта. На этом занятии мы разработаем колонку для подбасового громкоговорителя.

Мы знаем основную форму, однако согласно данных производителей колонок лучший резонирующий бас будет при внутреннем объёме в 2100 куб. дюймов и максимальной площади внутренней поверхности.

 

Настройка модели

Мы уже создали для нашего анализа, представление внутреннего пространства, представленного фиктивной деталью с названием inside_volume.prt. Это позволит нам упростить анализ, который потребуется выполнять только для этой единственной детали, а не сборки в целом.

Имейте в виду, что есть много других способов выполнить этот тип анализа, этот же просто один из них, который мы решили показать Вам.

Остальная часть деталей (Top, Bottom, Sides и т.д.) контролируется изменениями в inside_volume.prt. Следовательно, когда объем оптимизирован, чтобы удовлетворять нашим требования, мы просто должны открывать сборку и регенерировать её, чтобы передать изменения каждой отдельной детали.

Для проверки цели мы не учитываем объем, который динамик занимает во внутреннем пространстве колонки.

 

ТРЕБОВАНИЕ К КОНСТРУКЦИИ

Имеются особые размеры, которые управляют геометрией детали. Тем не менее, из-за проектных соображений клиент не позвольте изменять высоту или глубину внутреннего пространства. Нам предоставлена некоторая свобода действия со следующими размерами.

 

	Текущий	Минимум	Максимум
Ширина	14.00”	13.00”	17.00”
Высота ступеньки	3.00”	2.00”	3.50”
Угол наклона панели	300	250	350

 

С вышеуказанными ограничениями в нашем проекте, следующая таблица иллюстрирует цели для анализа:

 

	Объём	Площадь поверхности
Текущий	1938 in3	962 in2
Оптимальный проект	2100 in3	Максимум

 

С вышеуказанной информацией мы готовы начать Анализ Объема с использованием Поведенческого Моделирования!

 

III. Урок обучающей программы – Анализ Объёма – Поведенческое Моделирование

Начните с открытия файла сборки (BMX.rar) и исследования структуры этой сборки. Также измените отображение inside_volume.prt, чтобы она была в каркасном представлении. Убедитесь, что Вашим рабочим каталогом является BE1, содержащий все необходимые файлы.

• Меню FILE: #Open, <speaker_box.asm>, #Open
• Выберите в дереве модели INSIDE_VOLUME.
• Меню VIEW #Display Style, #Wireframe.

 

**Ваша сборка должна напоминать следующий рисунок.**

 

 

Верните сборку в не разобранное состояние и установите вид по умолчанию.

 

**Мы вернёмся к этой сборке после анализа компонентов.**

 

• Меню VIEW #Explode, #Unexplode View
• Меню VIEW #Orientation, #Standard Orientation

 

 

**Следующим шагом будет открытие файла inside_volume.prt и начало подготовки к анализам. Имейте в виду, эта деталь всего лишь общее представление внутреннего объема сборки. Также, есть несколько путей выполнения этого типа анализов, это всего лишь один из них.**

 

• Меню WINDOW #Close
• Меню FILE: #Open, <inside_volume.prt>, #Open
• Меню VIEW #Default Orientation

 

 

**Если окно дерева модели у Вас не открыто, откройте его. Обратите внимание, эта деталь состоит всего лишь из двух геометрических конструктивных элементов: вытягивания и выреза. Первым шагом мы запустим быстрый анализ, чтобы определять текущий объем и площадь поверхности этой детали.**

 

• Меню ANALYSIS #Model Analysis
• Меню MODEL ANALYSIS #Model Mass Properties, #Compute, #Close

 

 

**Диалоговое окно анализа должно напоминать следующий рисунок. Запишите текущие значения VOLUME и SURFACE AREA детали, чтобы Вы могли проконтролировать изменения.**

 

 

	Текущее	Конечное
Оъём		2,100 in3
Площадь поверхности		Максимальная

 

**Следующий шаг в нашем поведенческом моделировании – создание конструктивного элемента анализа. Это фактический конструктивный элемент Pro/ENGINEER и есть "сердце" Поведенческого Моделирования. Здесь мы запишем геометрические свойства модели в конструктивный элемент.**

 

• Меню INSERT: #Model Datum, #Analysis…
• NAME <Analysis1>, ENTER, #Model Analysis, #Next, #Compute, #Close, [высветите SURF_AREA] - #Yes, нажмите кнопку .

 

**Приведённые ниже рисунке помогут создать базовый конструктивный элемент анализа.**

 

 

 

У вас теперь есть успешно созданный конструктивный элемент анализа, который позволит манипулировать размерами для получения желаемого объема и площади поверхности.

 

**Откройте дерево модели и обратите внимание на появившийся в списке конструктивный элемент анализа.**

 

 

**В любое время Вы можете проверить текущий объем и площадь поверхности выделяя конструктивный элемент анализа в дереве модели, щелкая правой кнопкой мышки и выбирая из всплывающего меню #Info, #Feature.**

 

Сначала мы выполним анализ осуществимости. Он сообщит нам, если желаемый объем доступен в точно определенном диапазоне.

 

**Никакого смысла в выполнении большого количества работы, если мы не можем даже близко приблизиться к заданному объему!**

 

• Меню ANALYSIS #Feasibility/Optimization
• #Feasibility, #Add…
• #Set, введите значение – 2100, #OK
• #Add Dimension…, [выберите деталь], [выберите размер WIDTH (14.00)], MINIMUM=13, MAXIMIUM=17, [выберите размер ANGLE (30)], MINIMUM=25, MAXIMIUM=35, [выберите размер STEP HEIGHT (3.00)], MINIMUM=2, MAXIMIUM=3.5, #OK, #Options, #Preferences, CONVERGENCE=0.1%, MAX ITERATIONS=10, выберите опции Graph Constraints и Animate Model, #Compute

 

 

**Картинка диалогового окна, приведённая ниже, поможет Вам настроить этот анализ.**

 

 

**После вычисления Pro/ENGINEER определит возможность вашей "просьбы". В этом примере он сообщит нам, что проект является выполнимым и изменит фактические размеры детали, чтобы получить желательный объем, как видно на приведённом рисунке.**

 

 

• В диалоговом окне OPTIMIZATION/FEASIBILITY: #Close, #Undo

 

 

**Диалоговое окно на приведённом выше рисунке спрашивает нравится ли Вам модель, чтобы принимать новые значения, которые были сгенерированы. Теперь мы займемся оригинальными размерами.**

 

Нашим следующим  шагом будет выполнение анализа чувствительности. Хотя этот анализ и не необходим для получения конечных результатов, изучения Чувствительности, он даст нам немного больше понимания относительно того, как каждый из размеров влияет на конечную цель анализа Поведенческого Моделирования. Мы выполним Анализ чувствительности для обоих размеров, угла наклона и высоты ступеньки.

 

**Форма для оформления анализа  должна напоминать приведённый ниже рисунок.**

 

• Меню ANALYSIS: #Sensitivity Analysis…
• Меню SENSITIVITY: #Dimension, [выберите конструктивный элемент выреза], [выберите размер 30 градусов], MINIMUM=25, MAXIMUM=35, [нажмите иконку со стрелкой Parameters To Plot], #VOLUME:ANALYSIS, #OK, #Compute, #Close

 

 

**После вычисления график должен напоминать следующий рисунок.**

 

 

**Теперь выполните аналогичный анализ Чувствительности, но на этот раз для вертикального размера ступеньки. Используйте приведённый ниже рисунок как руководство для заполнения диалогового окна.**

 

 

• Меню ANALYSIS #Sensitivity Analysis…
• В диалоговом окне SENSITIVITY: [выберите конструктивный элемент выреза], [выберите размер 3.00], MINIMUM=2.0, MAXIMUM=3.5, #Compute, #Close

 

 

**После вычисления график чувствительности для размера ступеньки будет аналогичен показанному на приведённом рисунке.**

 

 

**Резонный вопрос, что это даёт нам? Это показывает, что просто изменяя любой из 2-х размеров, мы можем получить желаемый результат объема. Обе диаграммы кажутся линейно зависимыми. Оба размера изменяют объем аналогичным образом, это - довольно простой пример. Тем не менее есть одна вещь в графике чувствительности - нелинейная зависимость, кривая или пик в диаграмме. Этот тип зависимости может дать Вам неоценимую подсказку относительно того, как Ваш проект выполняется!**

 

Нашим окончательным анализом будет оптимизация проекта. Мы опять желаем получить нашу окончательную цель 2100 куб. дюйма при максимальной площади поверхности.

 

**Это истинная мощность Поведенческого Моделирования!**

 

• Меню ANALYSIS: #Feasibility/Optimization
• В диалоговом окне OPTIMIZATION/FEASIBILITY: #Optimization
• GOAL: #Maximize, #SURFACE_AREA:ANALYSIS, опции Graph Goal и Graph Constraints выбраны в Preferences.
• CONVERGENCE: [0.5%], 10 Iterations

 

 

**Используйте приведённый ниже рисунок для заполнения диалогового окна Optimization.**

 

• В диалоговом окне OPTIMIZATION/FEASIBILITY: #Compute, #Close

 

 

**Pro/ENGINEER оптимизирует деталь. Приведённый рисунок должен быть подобным сгенерированному Вами графику, показывающему насколько ответ сошелся.**

 

 

**Следующее изображение показывает как максимизируется площадь поверхности, при удерживании объема на желательном уровне. Обратите внимание, как быстро достигнута цель получения желаемого объема, тем не менее Pro/ENGINEER непрерывно повторяет все возможные решения, чтобы максимизировать площадь поверхности!**

 

 

**Самое время сохранить оптимизированные величины. Нажмите кнопку Confirm для преобразования размеров к их новым значениям.**

 

 

**Объём теперь полностью оптимизирован. Обратимся к сборке для проверки изменений.**

 

• Меню WINDOW: #Close Window
• Меню FILE: #Open, <speaker_box.asm>, #Open

 

**Нам нужно копировать изменения в остальную часть сборки. Обратите внимание, на приведённом рисунке показано изменение объема, которое мы сделали в течение анализа.**

 

 

• Для регенерации сборки нажмите иконку Regenerates Model .

 

 

**Вы успешно оптимизировали сборку согласно с целями Вашего проекта! Это завершает обучающую программу по Поведенческому Моделированию по анализу объема. Ваша окончательная сборка должна напоминать следующий рисунок.**

 

 

Заключение

После завершения этой обучающей программы, Вы должны чувствовать себя уверенно в следующих темах:

• Что такое Поведенческое моделирование и почему я должен его использовать?
• Определение целей анализа
• Базовый конструктивный элемент анализа
• Выполнение Анализа Осуществимости
• Выполнение Анализа чувствительности
• Выполнение анализа оптимизации

 

 

Поведенческое Моделирование является мощным инструментом, который может помочь Pro/ENGINEER в решении инженерных проблем. Фактически любое геометрическое свойство в пределах Вашей модели может быть проанализировано и оптимизировано. Проблемы, которые отнимали дни или недели, чтобы решаться с сотнями итерации, могут теперь быть решены в пределах минут или часов. Эта обучающая программа фокусирована на правильной установке анализа объема.

Мы начали с некоторых требований, которые должны были быть выполнены для нашего проекта, точно так же как в любой реальной инженерной задаче. Мы решили, какие параметры могли изменяться, какие должны остаться постоянными и каковы были цели проекта.

Этот конкретный пример имел определенный объем внутренней полости колонки, который нам требовался, при максимизированной площади внутренней поверхности. Это требовалось для получения продукции наивысшего качества. Это было бы довольно трудоемкой проблемой без поведенческого моделирования!

Мощность поведенческого моделирования находится в базовых конструктивных элементах анализа.

Pro/ENGINEER позволяет нам записывать почти любую информацию параметра в конструктивный элемент детали. Этот конструктивный элемент детали может затем управляться внешними настраиваемыми требованиями, которые инженер вводит в проект.

Анализ осуществимости был выполнен чтобы видеть, выполнимы ли наши требования. Pro/ENGINEER проверил правильность решения, так что мы затем исследовали чувствительность проекта к различным изменениям.

Конечным был анализ оптимизации который, удовлетворяя нашим требованиям, модифицировал геометрию.

Поведенческое Моделирование предназначен быть ценным инструментом в руках разработчиков.

Это был просто один из примеров бесконечной суммы возможных сценариев.