Usaidizi wa Usanifu wa Gari na Uigaji: CAE, CFD na FEA

Faida:

• Uwezo wa kuelezea jukumu la CAE, CFD na uigaji wa FEA katika muundo wa magari na jinsi akili ya bandia inavyoharakisha kama kielelezo cha mbadala.
• Uwezo wa kusanidi vidokezo vilivyoundwa kwa muundo wa uzalishaji, skanning ya parameta na tafsiri ya matokeo ya simulizi
• Uwezo wa kudhibitisha muundo unaotokana na AI na pato la mfano mbadala na muunganisho, uhuru wa mtandao, na hali ya mipaka ya mwili.

Ubunifu wa gari la kisasa sasa kwa kiasi kikubwa huzaliwa kwenye kompyuta kabla ya kukata chuma cha karatasi na kutengeneza prototypes. Kiini cha ulimwengu huu wa muundo wa kidijitali na uthibitishaji kuna vifupisho vitatu: CAE, CFD na FEA. Katika kitengo hiki, kwanza tutaelezea dhana hizi tatu kwa urahisi, kisha tutaona jinsi akili ya bandia inavyoharakisha mahesabu haya mazito na, muhimu zaidi, jinsi ya kuthibitisha kwa usalama matokeo haya ya haraka.

• CAE (Uhandisi Unaosaidiwa na Kompyuta): Ni neno mwavuli la kuiga tabia ya muundo (nguvu, mtiririko, joto, mtetemo) kwenye kompyuta bila kutengeneza mfano halisi.
• FEA (Uchambuzi wa Kipengele Kinachokamilika): Ni njia inayogawanya sehemu katika maelfu ya "vipengele" vidogo na kukokotoa jinsi itakavyonyooshwa, kukunjwa na ikiwa itavunjika chini ya nguvu inayotumika kwayo. Mfano: ikiwa mkono wa kusimamishwa utavunjika wakati wa kuingia kwenye shimo.
• CFD (Nguvu za Kimiminiko cha Kikokotozi): Huiga mtiririko wa hewa au kioevu. Mfano: mtiririko wa hewa karibu na gari (drag ya aerodynamic), baridi ya injini, uingizaji hewa wa cabin.

Kwa nini simulation ni polepole na AI inaingia wapi?

Suluhisho la uaminifu wa hali ya juu la CFD au FEA linaweza kuchukua saa au hata siku kwenye kundi la kompyuta kwa muundo mmoja. Wakati mhandisi anataka kujaribu jiometri 200 tofauti, hiyo inamaanisha miezi. Hapa ndipo akili ya bandia ina jukumu mbili kubwa:

1. Muundo mbadala / metamodel: Ni muundo wa kujifunza kwa mashine ambao hujifunza kutoka kwa idadi ndogo ya uigaji halisi na kutabiri matokeo ya miundo mipya ndani ya sekunde. Haina nafasi ya kutengenezea halisi; ni "makadirio" ya haraka yake. Kuchanganua miundo 200 kwa kutumia kielelezo mbadala, si kitatuzi halisi, na kutuma zile 5 zinazoonyesha matumaini zaidi kwa kitatuzi halisi huokoa muda mwingi.
2. Muundo wa uzalishaji: Ni njia ambayo kompyuta inazalisha idadi kubwa ya jiometri mbadala chini ya vikwazo vilivyotolewa na mhandisi (pointi za uunganisho, mzigo wa kubeba, maeneo yaliyokatazwa, vifaa). Matokeo yake mara nyingi ni kikaboni, kama mfupa, miundo nyepesi.

Kidokezo: Mtindo mbadala ni wa kutegemewa wakati wa "kutafsiri" (kutabiri ndani ya masafa ambayo umejifunza); Ni hatari wakati wa "kuongeza" (kutabiri nje ya anuwai ambayo imejifunza). Jua mipaka ya nafasi yako ya kubuni.

Hatua kwa hatua: Mtiririko wa uigaji unaoendeshwa na AI

1. Fafanua shida na vikwazo. Je, unaboresha nini (uzito? buruta? mkazo?), ni vikwazo vipi ambavyo vimerekebishwa (maeneo ya kuweka mashimo, sauti ya kupachika)?
2. Tambua vigezo vya kubuni. Kwa mfano, vigezo 5 vya njia ya baridi: pembe ya kuingiza, eneo la sehemu ya msalaba, urefu, radius ya bend, nafasi ya plagi.
3. Tengeneza muundo wa majaribio (DOE - Muundo wa Majaribio). Chagua sampuli (k.m. pointi 40) inayoshughulikia nafasi kwa busara, si michanganyiko yote. AI inaweza kupendekeza mkakati wa sampuli hapa.
4. Endesha pointi hizi 40 na kisuluhishi halisi. Hii ni data ya "ukweli".
5. Funza kielelezo cha mbadala na upime usahihi wake kwa pointi za majaribio zilizohifadhiwa.
6. Fanya uchunguzi wa kina ukitumia modeli mbadala na uchague wagombeaji bora zaidi.
7. Thibitisha wagombeaji bora tena kwa kisuluhishi halisi. Hatua hii haiwezi kuruka.
8. Thibitisha uamuzi wa mwisho ukitumia mfano/jaribio la kimwili.

Kuthibitisha pato la uigaji: muunganisho na uhuru wa mtandao

Kuna ukaguzi mbili muhimu kabla ya kuamini matokeo ya FEA/CFD:

• Muunganiko: Hesabu ya kurudia ya kisuluhishi hufikia thamani thabiti. Suluhisho lisilo la kuunganishwa halina maana. Wakati AI inasema "matokeo 250 MPa" unapaswa kuthibitisha ikiwa hii ni kutoka kwa suluhisho lililounganishwa.
• Uhuru wa matundu: Matokeo hayabadilika sana wakati unakaza vitu (mesh) ambayo unagawanya sehemu hiyo. Ikiwa mesh ni mbaya sana, matokeo yanaweza kupotosha; Ikiwa ni nyembamba sana, hesabu itakuwa ndefu isiyo ya lazima. Kwa ujumla, mtandao umeimarishwa mara mbili au tatu na uhakika hupatikana ambapo matokeo huimarisha.

kudhibiti

Anauliza nini?

Hatari wakati wa kuruka

muunganiko

Suluhisho limefikia thamani thabiti?

Matokeo ya nasibu/yasiyo na maana

Uhuru wa mtandao

Je, matokeo hubadilika wakati mtandao unakuwa mzito?

Mkazo chini ya / kukadiria kupita kiasi

hali ya mpaka

Je, mizigo/viunga ni vya kweli?

Hali mbaya, muundo salama

Mfano wa nyenzo

Je! Curve/kipengele sahihi kimeingizwa?

Kadirio la nguvu lisilo sahihi

Tahadhari: Wakati AI ikitoa modeli mbadala, uigaji halisi nyuma ya matokeo hayo lazima uwe umepitisha muunganisho na uhuru wa mtandao. "Taka ndani, takataka nje": mfano mbadala uliofunzwa juu ya uigaji mbaya hutoa utabiri mbaya.

Uchunguzi mdogo wa kesi

Kesi ya 1 - Mwangaza kwenye mkono uliosimamishwa. Timu inaunda upya mkono unaoning'inia wa alumini kwa muundo generative. Imefunzwa juu ya suluhu 60 halisi za FEA, mfano mbadala unapendekeza jiometri ambayo inapunguza uzito kwa 19%. Timu inathibitisha wagombea 3 wa juu kwa kisuluhishi halisi; dhiki halisi ya juu ya moja ilikuwa 12% ya juu kuliko utabiri wa mfano wa mbadala (ilikuwa katika eneo la ziada). Mgombea huyo ameondolewa, wawili waliobaki wanakubaliwa na kupelekwa kwenye mtihani wa uchovu wa kimwili. Matokeo: Kasi ilipatikana, lakini uamuzi wa mwisho ulifanywa na suluhisho la kweli + kupima.

Kesi 2 - kioo cha Aerodynamic. Uchunguzi wa parameta 5 unafanywa ili kupunguza kelele ya upepo inayoundwa na kioo cha upande. Na CFD halisi muundo huchukua masaa 6; Miundo 5,000 pepe yenye mikimbio 45 halisi + miundo ya seva mbadala huchanganuliwa kwa sekunde. Kuna mtahiniwa ambaye hutoa uboreshaji wa takriban pointi 4 (hesabu ya buruta) katika mgawo wa kuburuta (Cd) na anajaribiwa kwenye handaki la upepo; uboreshaji uliopimwa ni 85% ya utabiri. Hitimisho: AI ilipunguza utaftaji, handaki ya upepo inathibitisha.

Kesi ya 3 - Hali mbaya ya mpaka. Katika FEA ya mabano ya mwili, AI inasema "stress salama, factor 2.1". Mhandisi mkuu anaangalia hali ya mpaka: mzigo hutumiwa kwa mwelekeo mmoja, ambapo katika operesheni halisi kuna mzigo wa vibrating wa pande mbili. Inapotatuliwa tena na hali sahihi, sababu ya usalama inashuka hadi 1.1; Hili halikubaliki. Matokeo: AI ikisema "salama" ilikuwa ikidanganya kwa sababu ya hali mbaya; uthibitishaji wa pembejeo ulihifadhi matokeo.

violezo vya haraka

Kiolezo cha 1 - Mapitio ya usanidi wa uigaji:

Jukumu: Wewe ni mhandisi mkuu wa CAE (kipengele cha mwisho). Kazi: Kagua usanidi wangu wa FEA hapa chini na uorodheshe pointi zinazokosekana/hatari. Muktadha: Mkono wa kusimamishwa kwa alumini, mzigo tuli 6 kN, mkusanyiko kutoka kwa bolts 2, nguvu ya mavuno ya nyenzo 240 MPa. Kizuizi: Muunganiko wa anwani, uhuru wa matundu, hali ya mpaka na vichwa vya miundo ya nyenzo kando. Pato: Orodha ya ukaguzi + kwa kila kipengee 'sawa/hatari/haijakamilika'.

Kiolezo cha 2 - Pendekezo la muundo wa majaribio (DOE):

Jukumu: Wewe ni mshauri wa uboreshaji.Kazi: Pendekeza sampuli bora ya DOE kwa anuwai 5 za muundo. Muktadha: Vigeuzo na safu zake: [andika safu bila kujulikana]. Kusudi: Kupunguza upunguzaji, bajeti 40 utekelezaji halisi.Pato: Mbinu ya sampuli + pointi ngapi + uhalali. Ongeza nusu ya ziada.

Kiolezo cha 3 - Kutafsiri matokeo ya kielelezo cha mbadala:

Jukumu: Mwanasayansi wa data + mhandisi wa CAE. Kazi: Tafsiri vipimo vya makosa ya utabiri wa modeli yangu mbadala. Muktadha: R2=0.94, maana ya kosa kabisa=8 MPa, sehemu mbaya zaidi kwenye ukingo wa nafasi ya kubuni. Kizuizi: Kuwa wazi juu ya kuegemea kwenye kingo; niambie ni wagombea gani wanaohitaji uthibitisho na kisuluhishi halisi. Pato: Ufafanuzi + kigezo cha mgombea ambacho kinahitaji kuthibitishwa.

Kiolezo cha 4 - Ufafanuzi wa kizuizi cha muundo mzalishaji:

Jukumu: Wewe ni mtaalam wa usanifu generative.Kazi: Rasimu ya taarifa ya tatizo la usanifu generative kwa mabano ya injini.Muktadha: Bandari 3 zimerekebishwa, kuna sauti iliyokatazwa, kiwango cha chini cha uzito kinacholengwa, nyenzo ni alumini ya kutupwa, mbinu ya utengenezaji ni kurusha.Pato: Mizigo | vikwazo | lengo | Jedwali la daraja la utengenezaji.

Agizo dhaifu / Ukumbusho thabiti

Agizo dhaifu:

Punguza kipande hiki.

Matokeo yake hayana uhakika; Ambayo mzigo, ambayo nyenzo, ambayo kizuizi ni wazi. AI inatoa jibu la kawaida, lisilo na maana.

Agizo lenye nguvu:

Jukumu: Wewe ni mhandisi wa CAE. Kazi: Pendekeza mikakati 3 tofauti ya kurahisisha mabano yafuatayo kulingana na wingi (topolojia, nyenzo, sehemu). Muktadha: Mabano ya chuma, 3 kN tuli + mzigo wa mtetemo, kipengele cha usalama lazima kidumishwe angalau 1.5, utumaji lazima uendelee kuzalishwa. Kizuizi: Andika faida na hatari inayotarajiwa kwa kila mkakati; usitangaze pendekezo lolote 'salama' bila kupima. Pato: Mkakati | makadirio ya kuongezeka kwa wingi | hatari | mtihani wa uthibitisho.

Makosa ya kawaida

• Kukosea mfano mbadala kwa mtatuzi halisi. Mtindo mbadala anatabiri; Suluhisho halisi na upimaji halisi huthibitisha watahiniwa wa mwisho.
• Kukwepa uhuru wa mtandao. Mesh coarse inaweza kutoa matokeo ambayo yanaonekana kuwa salama lakini kwa kweli ni hatari.
• Hali ya mpaka isiyo sahihi. "Sababu ya usalama" inadanganya ikiwa hali halisi ya upakiaji sio sawa.
• Bila kugundua extrapolation. Utabiri unaotoka nje ya nafasi ya muundo unaweza kuwa sio sahihi kimya kimya.
• Kusahau utengenezaji. Jiometri ya kikaboni yenye sura nzuri haina thamani ikiwa haiwezi kutupwa au kutengenezwa.

Kwa muhtasari

• CAE, FEA na CFD hujaribu muundo kwenye kompyuta kabla ya mfano halisi; Wao ni nzito na polepole.
• Mifano ya ziada na muundo wa kuzalisha huharakisha sana mchakato huu na AI, lakini hazichukui nafasi ya kisuluhishi halisi na kupima kimwili.
• Kila tokeo la mwigo lazima liidhinishwe kulingana na muunganisho, uhuru wa matundu, hali ya mipaka na muundo wa nyenzo.
• Mtindo mbadala ni wa kutegemewa katika ukalimani lakini ni hatari katika kuzidisha; wagombea bora ni daima kuthibitishwa na ufumbuzi halisi.

Jukumu la maombi

Chagua sehemu (k.m. mabano ya kiweko). (1) Andika lengo, vizuizi vilivyowekwa, na vigeu vya muundo ili kuboreshwa. (2) Toa rasimu ya taarifa ya tatizo la usanifu mzalishaji ukitumia Kiolezo cha 4. (3) Fanya AI ielezee mtiririko wa muundo mbadala na uulize "hatua gani sitawahi kuruka" na itathmini jibu kwa kutumia nanga tatu. (4) Eleza ni mtihani gani wa kimwili utafanya ili kuthibitisha matokeo.

orodha ya ukaguzi

• [ ] Nilifafanua lengo la uboreshaji na vikwazo vilivyowekwa.
• [ ] Nilionyesha tofauti kati ya modeli mbadala na kisuluhishi halisi kwa haraka.
• [ ] Nilipanga muunganisho na ukaguzi wa uhuru wa mtandao.
• [ ] Nilithibitisha kuwa masharti ya mipaka yanaonyesha hali halisi ya upakiaji.
• [ ] Niliongeza hatua ya kuthibitisha watahiniwa bora kwa suluhu halisi + majaribio ya kimwili.
• [ ] Niliweka uundaji katika orodha kama kigezo.