В этой главе рассматривается:

 Параметры и переменные проекта

 Критерии

 Типы исследования конструкции

 Последовательность исследования конструкции

Исследование конструкции - следующий шаг в анализе движения. Они предоставляют новый уровень понимания, как улучшить текущую модель движения, чтобы она удовлетворяла всем критериям проекта, в то же самое время поддерживая желательное уже установленное движение. Это сделано выполнением ряда исследований при изменении величин размеров модели, параметров, нагрузок и драйверов.

Прежде чем мы сможем обсудить механику исследования конструкции, мы сначала должны изучить инструменты, которые используются Pro/MECHANICA Motion для контроля величин проекта. В этом разделе мы рассмотрим параметры проекта, переменные проекта и критерии.

Параметры проекта в Motion определяются выбором геометрических размеров или параметров Pro/ENGINEER, изменяемых в заданной амплитуде. Размеры представляются созданными в Pro/ENGINEER. Параметры проекта используются для изменения геометрии деталей и сборок в модели движения. Для управления этими размерами для достижения целей проекта также могут использоваться зависимости.

Определение параметров проекта помогает Вам определить интервал значений, которые Motion использует для изучения конструкции.

Для создания проектного параметра выберите Model, Dsgn Controls, DesignParams. Рисунок 5–1 показывает простой проектный параметр, который был создан для контроля размера length в интервале значений между 200 и 600.

Переменные проекта в Motion контролируют значения нагрузок и драйверов. Большинство нагрузок и драйверов в Motion определены более чем одним значением. Например, усилие пружины определяется двумя числовыми значениями: константой пружины (K) и начальная нерастянутая длина (U.Pos). Переменная проекта использует параметр проекта чтобы определить амплитуду величин для выбранных компонентов нагрузки или драйвера. Параметрам назначено название, минимум, максимум и текущая величины.

Рисунок 5–2 показывает простой проектный параметр с названием Spring_K, который будет изменять константу пружинной нагрузки между 1000 и 100000 при выполнении изучения конструкции.

Параметр проекта затем используется дли изменения проектной переменной константы пружины, как показано на рисунке 5–3.

Поэтому, все изучения конструкции изменяют величины конструктивных (проектных) параметров. Которые, в свою очередь, изменяют величину размеров, параметров Pro/ENGINEER, нагрузок и драйверов.

Критерии созданы чтобы контролировать эксплуатационные качества механизма. Они записывают определенные пользователем величины в анализе и могут сообщить минимальное, максимальное или специфическое значения для каждого шага. Критерии используются для оценки эффективности конструктивных параметров и переменных в улучшении модели движения относительно намерения проекта или цели. Конструктивные параметры и переменные, которые оказывают незначительный эффект на цель, не переносятся в следующую фазу изучения проекта.

Примеры величин, которые могут использоваться критерием для контроля:

• Сила реакции на осях соединения

• Угловая позиция, скорость и ускорение на осях соединения

• Расстояние между двумя базовыми точками на модели движения

Для создания критерия выберите Model, Measure, Create. Появляется меню MEASURES, как показано на рисунке 5–4. Меню перечисляет типы критериев, которые могут быть созданы в Motion.

Там так же ряд определённых системой критериев, которые могут использоваться в любое время. Они показаны на рисунке 5-5.

Критерии могут также обеспечить понимание областей модели движения, которые расположены вне изучения проекта. Например, критерий может использоваться, чтобы сообщать о точном расстоянии проникновения между поверхностями двух интерферирующих тел в каждом шаге анализа движения.

В Motion имеется четыре типа изучения проекта:

• Standard

• Global Sensitivity

• Local Sensitivity

• Optimization

Каждый тип изучения проекта создаётся с помощью диалогового окна Design Study Definition. Замена исходных данных базируется на выборе одного из четырех типов изучений из раскрывающегося меню Type.

Стандартное изучение проекта позволяет Вам выполнить анализ модели движения с точно установленными величинами для конструктивных параметров. Стандартное изучение проекта может использоваться для проверки различных величин параметра на модели без необходимости делать изменения. Чтобы создавать стандартное изучение проекта, выберите тип анализа движения и конструктивные параметры со специфическими величинами для каждого параметра.

Изучения чувствительности вычисляют, как вариация параметра проекта воздействует на цель изучения проекта. Например, Вы можете определить как изменение массы маятника (параметр проекта, управляющий диаметром сферы, формирующей массу), окажет влияние на скорость, с которой маятник будет качаться (критерий сообщает об угловой скорости в шарнирном соединении).

Изучение чувствительности автоматизирует этот процесс. Вы могли бы вручную редактировать модель и выполнять анализ множество раз. Тем не менее, это будет трудоемким и потенциально неточным. Установкой параметра проекта и критерия эти результаты могут быть быстро получены единственным прогоном.

Есть два типа исследований чувствительности: локальный и глобальный.

Глобальное изучение чувствительности вычисляет изменения в критерии, когда параметр проекта изменяется по заданной амплитуде. Motion делает это вычисляя величину критериев на ряде состояний проекта, определенных величиной параметра проекта. Состояния проекта получены регенерацией модели с использованием интервала величин для параметра проекта и запуском анализа. Это может потребовать значительных затрат временем, если анализ и модель сложные.

Параметр проекта увеличивается на то же самое значение от минимума до максимума за предопределенное число шагов. Результат - диаграмма, которая показывает как критерии, определённые в модели движения, изменяются относительно изменения в параметре проекта.

Рисунок 5-6 показывает выходную диаграмму глобального изучения чувствительности (обозначена сплошной линией). Диаграмма соединяет каждую расчетную величину линейной частью кривой. Для демонстрационной цели показаны действительные значения критерия во всех точках между минимальной и максимальной величинами параметра. Заметьте, если истинная величина критерия имеет высокое искривление в интервале, глобальная кривая чувствительности не может захватить истинную величину, как показано в верхнем правом углу рисунка 5-6.

Форма Design Study Definition для глобальной чувствительности показана на рисунке 5–7.

Для создания глобального изучения чувствительности проекта выберите анализ, параметр проекта с начальной и конечной величинами, определите число интервалов. В Pro/MECHANICA Motion может быть выбран только один проектный параметр для глобального изучения чувствительности проекта. Для анализа более одного параметра должны быть созданы множественные изучения проекта.

Выполнение полного глобального изучения чувствительности может быть трудоёмким. Локальные изучения чувствительности полезны в оценке обоснованности глобального изучения чувствительности или для получения хороший стартовой точки для изучения оптимизации.

Локальное изучение чувствительности вычисляет градиент критерия относительно одного или более конструктивных параметров одновременно. Motion вычисляет падение критерия между двумя типовыми точками. Точки определены текущей величиной параметра, установленного при определении локального изучения чувствительности. Motion сначала выполняет анализ с текущей величиной параметра проекта. Затем второй анализ выполняется с параметром проекта, увеличенным на 0.05%. Результат - единственное значение, которое аппроксимирует градиент критерия. Это предоставляет идею относительно того, как параметр проекта воздействует на критерии модели движения, если он был увеличен или уменьшен относительно текущей величины.

Рисунок 5-8 описывает выдаваемые анализом чувствительности значения (обозначено сплошной линией). Была добавлена истинная величина критерия (обозначенной штриховой линией), чтобы демонстрировать эффекты локального минимума или максимума истинной величины критерия. Локальная диаграмма чувствительности не показывает уменьшения критерия, поскольку параметр проекта далее увеличивается.

Эти результаты могут использоваться следующими способами:

• Локальная чувствительность является приблизительно нулевой - Параметр сбрасывается, поскольку он не имеет никакого эффекта на изучение.

• Локальная чувствительность - благоприятная положительная или отрицательная величина - Используют параметр при глобальном изучении чувствительности, чтобы определить оптимальную величину для данного критерия. Параметр может также быть принят при изучение оптимизации. Знак локального результата чувствительности указывает, оптимизируют ли модель увеличение или уменьшение проектного параметра.

Помните, что это только локальный анализ проектного параметра. Параметр может иметь радикальный эффект на критерии в других локальных величинах. Важно действительно понять изучаемый механизм и как конструктивные параметры изменят проект при выборе текущей величины для локального изучения чувствительности. Форма Design Study Definition для локального изучения чувствительности показана на рисунке 5–9.

Для создания локального изучения чувствительности выбирают анализ и любое число конструктивных параметров. Для каждого параметра должно быть определено значение. Текущее значение параметра в модели движения является заданной по умолчанию.

Изучения оптимизации изменяют несколько конструктивных параметров одновременно, чтобы определить оптимальное решение цели Вашего проекта, основанного на точно установленных пределах проекта. Необходимо иметь или цель проекта, или предел проекта, или и то, и другое. Как цели проекта, так и пределы установлены относительно критериев, созданных в модели движения.

Предел проекта пробует достичь специфической величины для критерия, в то время как цель проекта просто пробует увеличивать или уменьшать величину критерия. Примером предела проекта может быть получение силы реакции на оси соединения, меньшей чем 100lbf. Примером цели проекта могла бы быть минимизация силы реакции на оси соединения.

Рисунок 5–10 демонстрирует процесс, используемый в изучении оптимизации. Итерации проекта (проходы) выбранного анализа движения выполнены на модели. Конструктивные параметры для каждого прохода различаются согласно результатам локального изучения чувствительности. Изучение выполняет вычисление градиента чтобы решить, как изменить параметры для достижения оптимального проекта.

Если и предел проекта и цель определены, изучение оптимизации сначала изменяет параметры, чтобы достичь пределов проекта. Затем изучение продолжает изменять параметры, чтобы достичь цели проекта. Считается, что цель будет достигнута если текущая величина критерия находится в пределах определенного процента (называемого процентом сходимости оптимизации) от предшествующего прохода. Изучение оптимизации продолжит делать проходы до тех пор, пока не будет достигнута цель или не будет выполнено точно установленное число проходов.

Форма Design Study Definition для изучения оптимизации показана на рисунке 5-11.

Используйте следующие шаги, чтобы создать изучение оптимизации:

1. Выберите опцию Goal (если следует определить цель). Нажмите кнопку для выбора критерия, чтобы определить цель. Выберите оператор из раскрывающегося меню.

2. Нажмите кнопку для выбора анализа, который будет оптимизирован.

3. Отметьте галочкой опцию Limits On Measures (если должен быть определен предел). Нажмите кнопку для выбора критерия. Определите оператор и значение предела.

4. Продолжите создавать пределы на критериях, требуемые для определения изучение оптимизации.

5. Выберите конструктивные параметры, которые будут включены в изучении оптимизации. Определите минимальное, текущее и максимальное значение для всех параметров.

6. Определите процент сходимости оптимизации. Это определяет процент, на который цель может изменяться между проходами, прежде чем анализ остановится. Меньший процент обычно будет выполняться дольше, чем большой процент. Значение по умолчанию - 1%.

7. Определите максимальное число итераций.

8. Нажмите кнопку для создания изучения.

В Motion проектные исследования настраиваются и прогоняются в следующем порядке:

1. Выполните анализ, чтобы удостовериться, что он заканчивается успешно и получены желательное движение и степени свободы.

2. Установите критерии, которые сообщат о желательных положениях модели движения.

3. Установите проектные параметры для проектных исследований.

4. Установите переменные проекта, связывающие величину нагрузки или драйвера с параметром проекта.

5. Прогоните локальный анализ чувствительности и выберите параметры, которые воздействуют на критерий.

6. Выполните глобальный анализ чувствительности по выбранным параметрам и найдите величины параметра (максимум или минимум), оказывающие наибольший эффект на критерий (проектный предел).

7. Выполните изучение оптимизации для параметров, оказывающих наибольший эффект на критерий. Выберите начальные величины для параметров, основанных на данных от глобального изучения чувствительности.