CADblogpl_nr_2(3)_2009_HQ.pdf

Seminarium Mold Wizard

Dowiedz się, w jaki sposób sprostać

wyzwaniom stawianym przez rynek...

Szczegóły na stronie 24

REKLAMA

internetowe czasopismo użytkowników systemów

CAD/CAM/CAE

nr 2 (03) maj 2009

Temat numeru:

Parametrycznie czy bezpośrednio?

Kilka słów o modelowaniu...

Mold Wizard: projektowanie

form wtryskowych

Samochód marzeń...

Rekonstrukcja Lux-Sport?

Nowości, wydarzenia...

CalculiX, czyli wprowadzenie do MES

| www.cadblog.pl | www.cadglobe.com |

CAD blog.pl

Od redakcji

1995

Ten tytuł to nie data, nie rok, tylko – liczba „egzemplarzy” naszego e-czasopisma, która

dotarła do Państwa w okresie od 13 marca do 9 maja br. Czy to dużo, czy też niewiele

– prosimy ocenić. Dzisiaj, 11 maja (czyli z pięciodniowym „poślizgiem”) przekazujemy

kolejne wydanie.

W stosunku do opublikowanych na blogu zapowiedzi zawartości tego trzeciego już

numeru, nastąpiły pewne zmiany. Zabrakło zapowiadanej III części historii syste-

mów CAD, nie będzie także materiału dotyczącego nakładki do sterowania głoso-

wego w środowisku SolidWorks (Expresso). Zamiast artykułu o nowościach

w NX CAM – artykuł o Mold Wizard. Ale wszystkie zapowiedziane wcześniej

publikacje dotrą do Państwa jeszcze w tym miesiącu; maj jest bowiem szczególny

z punktu widzenia naszego wydawnictwa – ukażą się w nim dwa numery

„CADblog.pl”.

Udało mi się przygotować pierwszy odcinek cyklu dotyczącego CalculiX, speł-

niając tym samym (mam nadzieję) oczekiwania części spośród prenumeratorów,

którzy wyrazili swoje życzenia w formularzu zgłoszeniowym. CalculiX doskonale

wpisał się w cykl publikacji dotyczących oprogramowania dostępnego za darmo,

a zwłaszcza OpenSource; podobnie jak BRL-CAD zagości zapewne na naszych

łamach na dłużej, a kolejne odcinki poświęcone zarówno temu systemowi CAE,

jak i BRL-CAD’owi będziemy publikować na przemian. Albo w zależności od tzw.

„weny twórczej”.

Inaugurujemy cykl poświęcony polskim projektom. Inaugurujemy dosyć nie-

typowo, opisujemy bowiem koncepcję samochodu, która jest w trakcie realizacji, ale

budzi sporo wątpliwości i kontrowersji. Dlaczego? Zachęcam do lektury artykułu, mając

nadzieję, iż uznają go Państwo za stosunkowo wyczerpujące i obiektywne opracowanie,

a także – iż dane nam będzie w przyszłości do tego tematu powrócić.

Niektórzy zauważyli redakcyjne „motoryzacyjne skrzywienie”, objawiające się poru-

szaniem takiej tematyki w każdym wydaniu. Obiecuję poprawę, od następnego wydania

oderwiemy się od ziemi – stąd przesunięcie artykułu o modułowej koncepcji budowy

samolotów pasażerskich do kolejnego numeru, a towarzyszyć mu będzie opowieść

o polskim śmigłowcu.

Znajdzie się także miejsce na opis wdrożenia jednego z systemów CAD w polskim

przedsiębiorstwie, a także – najprawdopodobniej – na początek cyklu przybliżającego

pracę w systemie NX CAM.

Tyle tytułem wstępu. Pora „przełamać” ten fragment tekstu, do gotowego pdf dodać

odpowiednie linki przekierowujące na wskazane strony www i... zabrać się do uzupeł-

niania wpisów na blogu. Ostatni datowany jest środę 29 kwietnia, podobnie jak ostatni

„news” w zakładce „aktualności” i w związku z tym wpis mówiący, iż „nawet, jeśli na

blogu z pozoru nie dzieje się nic, zawsze można znaleźć coś nowego w Aktualnościach”

– okazuje się wprowadzać w błąd. A to niedobrze...

Z życzeniami przyjemnej lektury

Maciej Stanisławski

CADblog.pl

P. S .

Wiem, o czym zapomniałem! Ruszyła bardzo interesująca inicjatywa, o szczegółach

z nią związanych można przeczytać na stronie 36

2 edycja pdf maj 2009 CADblog. pl

W numerze

wydanie 2(3) maj 2009

Systemy CAE w praktyce

4 Gra w kolory, czyli... oprogramowanie do analiz i symulacji. CalculiX cz. I

Temat numeru

11 Bezpośrednio czy parametrycznie?

Tytuł artykułu nie jest do końca precyzyjny. Gdy mówimy o modelowaniu bezpośrednim (inaczej swobodnym), nie

wyklucza to jednoczesnej parametryczności powstającego modelu – przynajmniej w pewnym zakresie jego budowy.

Dlatego powinniśmy raczej odnieść się do modelowania opartego na drzewie historii operacji i porównać je

z modelowaniem bezpośrednim. Ale czy warto w ogóle czynić takie porównania, skoro coraz częściej oferowane są

możliwości łączące najlepsze cechy wspomnianych sposobów budowy geometrii modelu? Łączące parametryczność,

bezpośredniość i zachowujące zarazem historię wykonywanych operacji?

Nie tylko CAD

20 Liczy się także... oprzyrządowanie: MOLD WIZARD – projektowanie form wtryskowych

Większość oferowanych na rynku systemów posiada narzędzia, w których można wykonać zaawansowane

konstrukcje, obliczenia, złożenia. Jednak konstruktor nowej generacji potrzebuje takich narzędzi, które zdecydowanie

przyspieszą jego pracę, wyłapią błędy, wykonają za niego monotonne czynności, a jego wiedzę i rozwiązania zapiszą

oraz wykorzystają w podobnym projekcie

24 Quickfinder Pro – nowości w modułach inżynierskich

Polskie konstrukcje...

26 Marzenia o super samochodzie... Czym naprawdę jest „koncept Veno”?

36 Dziedzictwo narodowe polskiej myśli technicznej

Aktualności

38 Warsztaty CATIA

38 Nagroda CAD Society’s 2009 Leadership Award

38 Kolejne PROCAD EXPO

38 Nowe narzędzie do morfingu

39 Polski SolidWorks Blog

39 Impression 3

Na okładce wykorzystaliśmy wizualizację

polskiego sportowego samochodu zaprojektowanego

przez Veno Automotive. www.venoautomotive.pl

Nagrody dla prenumeratorów!

Z przyjemnością informujemy, iż spośród osób, które do końca marca br. zdecydowały się na zamówienie prenumeraty

naszego e-czasopisma, upominki redakcyjne wylosowali:

Jakub Krupa – książkę autorstwa sir Richarda Bransona, założyciela firmy Virgin,

Marcin Orzechowski – torbę do laptopa,

Wojciech Stodulny – pen drive.

Natomiast spośród wszystkich, którzy zamówili prenumeratę do końca kwietnia (czyli także w marcu), płyty DVD z ewaluacyjną

wersją Solid Edge with Synchronous Technology otrzymają:

Łukasz Bancerz, Jacek Dąbkowicz, Aleksandra Fandrejewska, Krzysztof Karasiewicz, Adam Kwaśniewski, Monika Leser,

Adam Małoń, Robert Ostrowski, Paweł Pater, Mirosław Piłat, Waldemar Plutta, Marek Proćko, Zbigniew Serkiz, Paweł

Szura, Łukasz Szypowski, Przemysław Tobjański, Iwona Wejher, Maciej Wodniak, Paweł Wojciechowski i Marcin Wolski .

Segregatory CADblog.pl, przydatne do przechowywania wydrukowanych wydań e-magazynu (lub ich fragmentów), otrzymają:

Michał Kaczorowski, Ireneusz Malec, Rafał Sarba, Adam Siemieniuk i Marcin Strzelecki .

Wszystkim serdecznie gratulujemy i informujemy, że nagrody prześlemy pocztą po uprzednim kontakcie mailowym

(w celu ustalenia dkładnego adresu wysyłki). A już wkrótce – nowy konkurs! Szczegóły niebawem.

Redakcja

edycja pdf maj 2009 CADblog. pl 3

Systemy CAE w praktyce

Strefa OpenSource

Gra w kolory, czyli...

oprogramowanie do analiz i symulacji

CalculiX cz. I

Projektowanie wspomagane komputerowo znacznie

wykroczyło poza obszary, które jeszcze do niedawna

były domeną desek kreślarskich, a także logarytmicznych

suwaków i kalkulatorów. Obliczenia wytrzymałościowe, analizy

zmęczeniowe, obliczenia wartości wielkości przepływów cieczy,

ich wpływu na wielkość i rozkład drgań i naprężeń w układzie

konstrukcji itp. stanowią jedną z dynamiczniej rozwijających się

dziedzin z pogranicza matematyki, informatyki i inżynierii.

Korzystanie w celu przeprowadzenia analiz i obliczeń

z wyspecjalizowanego oprogramowania przestało być

koniecznością, gdyż liczący się producenci coraz częściej

implementują tego typu funkcjonalności bezpośrednio

do swoich systemów; często dzieje się tak na drodze akwizycji.

Gdy jednak nie dysponujemy takim środowiskiem

programowym, a nasze finanse okazują się ograniczone,

możemy sięgnąć po wysokiej klasy wyspecjalizowane narzędzie,

dostępne bezpłatnie, rozwijane przez wiele podmiotów.

Jest nim właśnie CalculiX...

OPRACOWANIE: Maciej Stanisławski

i symulacji z wykorzystaniem metody elementów

skończonych (MES – ale uwaga, ang. skrót MES

oznacza Mechanical Events Simulation ; patrz ramka)

zrewolucjonizowały pracę inżynierów. Zredukowały czas

potrzebny na wykonywanie skomplikowanych działań na

układach równań, macierzach itp., w zamian pozwalając

na wykonywanie wspomnianych analiz w środowisku

będącym swoistym standardem współczesnych systemów

CAE. Wspomniany program jest właśnie tego typu syste-

mem, narzędziem – jak kto woli. Ale zanim przejdziemy

do jego omówienia, kilka słów teorii...

wadzane za pomocą metody elementów skończonych

dotyczyły obiektów o bardzo prostych geometriach (naj-

częściej modelowanych jako jednowymiarowe) i stałych

własnościach materiałowych oraz zjawisk opisanych

liniowymi równaniami różniczkowymi. Od lat siedem-

dziesiątych metodę elementów skończonych zaczęto

stopniowo stosować do rozwiązywania problemów nie-

liniowych, ale dalej dla obiektów o stosunkowo prostych

geometriach, modelowanych jako jedno– lub dwuwy-

miarowe. Gwałtowny rozwój techniki komputerowej

w latach osiemdziesiątych, związany z coraz większą

mocą obliczeniową komputerów oraz możliwością

operowania i przechowywania bardzo dużych zbiorów

informacji, umożliwił zastosowanie metody elementów

skończonych do obliczeń problemów nieliniowych dla

obiektów o dowolnie złożonych geometriach, szczególnie

3D. Bardzo duży wkład w rozwój i popularyzację metody

elementów skończonych wniósł profesor Zienkiewicz

z Uniwersytetu Walijskiego w Swansea. Jego książka pt.

„Metoda elementów skończonych” została przetłumaczo-

na na język polski w 1972 r.

Rozwiązanie problemu za pomocą metody elementów

skończonych przebiega w kilku następujących kolejno

etapach:

MES w oprogramowaniu

dla inżynierów projektantów

Metoda elementów skończonych stała się powszech-

nie stosowanym narzędziem obliczeń inżynierskich.

Łatwo zauważyć, iż rozwój metody elementów skoń-

czonych przebiega równolegle z rozwojem techniki

komputerowej.

Pierwsze prace wskazujące na praktyczne zastosowa-

nia MES opublikowane zostały w latach czterdziestych

ubiegłego wieku. W tych samych latach zresztą powstały

pierwsze komputery. Początkowo obliczenia przepro-

4 edycja pdf maj 2009 CADblog. pl

K omputerowe systemy do wykonywania analiz

Systemy CAE w praktyce

Strefa OpenSource

1. Analizowany obszar zostaje podzielony na pewną

skończoną liczbę geometrycznie prostych elementów,

tzw. elementów skończonych.

2. Zakłada się, że te elementy połączone są ze sobą

w skończonej liczbie punktów znajdujących się na

obwodach – najczęściej są to punkty narożne. Noszą one

nazwę węzłów (w Calculix mamy możliwość stosowania

elementów o licznie węzłów dochodzącej do 6 i więcej).

Poszukiwane wartości wielkości fizycznych stanowią

podstawowy układ niewiadomych.

3. Następnie obiera się pewne funkcje jednoznacznie

określające rozkład analizowanej wielkości fizycznej

wewnątrz elementów skończonych, w zależności od

wartości tych wielkości fizycznych w węzłach. Funkcje te

noszą nazwę funkcji węzłowych lub funkcji kształtu.

4. Równania różniczkowe opisujące badane zjawisko

przekształcone zostają (poprzez zastosowanie tzw. funkcji

wagowych) w równania metody elementów skończonych.

Są to równania algebraiczne.

5. Na podstawie równań metody elementów skoń-

czonych przeprowadza się asemblację układu równań,

tzn. oblicza wartości współczynników stojących przy

niewiadomych oraz odpowiadające im wartości prawych

stron. Jeżeli rozwiązywane zadanie jest niestacjonarne,

to w obliczaniu wartości prawych stron wykorzystuje

się dodatkowo warunki początkowe. Liczba równań

w układzie jest równa liczbie węzłów przemnożonych

przez liczbę stopni swobody węzłów, tzn. liczbę niewia-

domych występujących w pojedynczym węźle.

6. Do tak utworzonego układu równań wprowadza

się warunki brzegowe. Wprowadzenie tych warunków

następuje poprzez wykonanie odpowiednich modyfikacji

macierzy współczynników układu równań oraz wektora

prawych stron.

7. Rozwiązuje się układ równań otrzymując wartości

poszukiwanych wielkości fizycznych w węzłach.

8. W zależności od typu rozwiązywanego problemu lub

potrzeb, oblicza się dodatkowe wielkości.

9. Jeżeli zadanie jest niestacjonarne, to czynności opisa-

ne w pkt. 5, 6, 7 i 8 powtarza się aż do momentu spełnienia

warunku zakończenia obliczeń. Może to być np. określo-

na wartość wielkości fizycznej w którymś z węzłów, czas

przebiegu zjawiska lub jakiś inny parametr.

Proste? Bynajmniej. Dlatego właśnie postanowiono

zaprząc do pomocy... komputery.

Systemy CAE

Programy komputerowe, w których stosowana jest meto-

da elementów skończonych, składają się z trzech zasadni-

czych części:

• preprocesora, w którym budowane jest zadanie do roz-

wiązania,

• procesora, czyli części obliczeniowej,

Terminologia:

MES – Metoda Elementów Skończonych (ang.:

FEM – Finite Element Method)

FEA – Finite Element Analysis – analiza elemen-

tów skończonych

CAE – ( Computer Aided Engineering) kompu-

terowe wspomaganie prac inżynierskich.

Oprogramowanie komputerowe wspo-

magające sterowanie procesami techno-

logicznymi, np. w zakresie testów tech-

nicznych i analiz projektów realizowanych

komputerowo. Są to narzędzia inżynier-

skie umożliwiające komputerową analizę

sztywności i wytrzymałości konstrukcji

oraz symulację procesów zachodzących

w zaprojektowanych układach.

• postprocesora, służącego do graficznej prezentacji uzy-

skanych wyników.

Graficzne zobrazowanie wykorzystuje m.in. skalę barw

do odzwierciedlenia warunków zachodzących w bada-

nym modelu: błękit i zieleń wskazują obszary bezpieczne,

czerwień – obszary zagrożone w wyniku oddziaływania

określonych sił. Stąd tytułowa „gra w kolory”...

Dla użytkowników tych programów najbardziej pra-

cochłonnym i czasochłonnym etapem rozwiązywania

zadania jest podział na elementy skończone w prepro-

cesorze. Należy tutaj nadmienić, że niewłaściwy podział

na elementy skończone powoduje uzyskanie błędnych

wyników. Wtedy może okazać się, że wspomniana zieleń

źródło: www.calculix.de

Rozkład maksymalnego naprężenia głównego

dla skrzydła paralotni. autor: Thomas Ripplinger

edycja pdf maj 2009 CADblog. pl 5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: