Author
haris-silajdzic
View
227
Download
2
Embed Size (px)
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
1/54
Proces dizajniranja
Opisi elemenata dizajniranog proizvoda i relacija meu njimamijenjaju se tokom procesa ininjerskog dizajniranja. Rezultatprocesa ininjerskog dizajniranja, realiziran upotrebom CADaplikacije, treba sadravati zapis procesa nastajanja komponenti iproizvoda pripadajui znanja zna!ajni za ivotni ciklusproizvoda.
"ninjersko dizajniranje je izmeu ostalog i proces upravljanja,manipulacije i obrade in#ormacija. "ninjer dizajna tokom procesaininjerskog dizajniranja koristi velike koli!ine in#ormacija u ciljuispunjenja zadanog zadatka. $oli!ina i obim ti in#ormacija, koja
su sastavni dio dizajnerskog znanja, ovisi o vi%e parametara kojidirektno ovise o #azi procesa ininjerskog dizajniranja.
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
2/54
&roces ininjerskog dizajniranja moe se de#inisati kaointelektualni proces koji rezultira odreenim proizvodom szatijevanom #unkcionalno%u i svojstvima. 'unkcionalnost isvojstva de#ini%u odreeno pona%anje proizvoda koje e onmani#estirati tokom svog vijeka upotrebe. &ri tome je bitnonaglasiti da pona%anje ne moe biti dizajnirano direktno u
proizvod, nego ga de#ini%u elementi proizvoda, relacije izmeunji, te utjecaji iz okoline.
(odeli proizvoda nastali tokom njegove sinteze se dizajniraju odsastavni podsistema proizvoda de#inisani svojim
karakteristikama, te meusobnim vezama ti podsistema. )a tajna!in aktivnost sinteze rezultira opisom strukture proizvoda, kojie se tokom kori%tenja pona%ati u skladu sa zatjevima.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
3/54
a e#ikasno odvijanje procesa ininjerskog dizajniranja potrebnoje de#inisati in#ormacijsku in#rastrukturu koja je u mogunostispremiti i administrirati in#ormacije o proizvodu koji se dizajnira.-peci#ikacija podataka koji !ine in#ormacijsku in#rastrukturu zovese in#ormacijski model proizvoda, te je on prikaz realniosobinama proizvoda.
&otreba za in#ormacijskim modelom proizvoda je indiciranasvojstvom dizajniranja kao dinami!kog procesa dono%enja odluka,%to rezultira stalnim nastajanjem novi podataka u procesuininjerskog dizajniranja te vi%estrukim promjenama njiovi
vrijednosti.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
4/54
Principijelne relacije izmeu procesa ininjerskog
dizajniranja i proizvoda
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
5/54
&rilikom ininjerskog dizajniranja inenjer se koristi iskustvenimznanjem, #ormalnim znanjem ste!enim obrazovanjem teintuitivnim znanjem i talentom. nanje potrebno za generiranje iprosuivanje dizajnerskog rje%enja ovisno je o domenidizajnerskog zadatka, dok je znanje o struktuiranju procesaininjerskog dizajniranja veinom neovisno o domeni zadatka.
Dizajnerski zadatak moe se rije%iti na vi%e razli!iti na!ina,odnosno moe rezultirati razli!itim ma%inskim sistemima ilisklopovima. a karakteristi!na vi%estrukost mogui rje%enjauvjetovana je koli!inom osobinama proizvoda koja se trebaju
odrediti u postupku ininjerskog dizajniranja. &roces ininjerskogdizajniranja moe se razloiti na manje cjeline /#aze, dijeloveprocesa, etape, operacije0 koji !ine strukturu procesa.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
6/54
$ompleksnost, !esto meusobno proturje!ni zatjeva, rezultiranaj!e%e vi%estrukim ponavljanjem odreeni #aza ininjerskogdizajniranja nakon ra%!i%avanja liste zatjeva i postavljanjapretpostavki.
"terativnost je stoga jedan od zna!ajni karakteristika ininjerskogdizajniranja. Odreeni misaoni postupci /intuicija, nastajanjeideje0 koji se ne mogu racionalno objasniti imaju obiljejaumjetni!ke kreativnosti. i postupci se ne mogu #ormalizirati usvru kreiranja cjelovitog teoretskog modela prikaza Dizajnerskogprocesa.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
7/54
Sa stanovita teorije proizvoda mogu se navesti faktori kojiutiu na proces ininjerskog dizajniranja:
nagli porast potreba uvjetovan tri%nim zakonitostima,
period razvoja proizvoda je sve krai
vijek trajanja proizvoda je sve krai, javlja se pojam kriti!ne brzine ininjerskog dizajniranja,
raste koli!ina proizvoda u serijskoj i masovnoj proizvodnji,
zatjevi za kvalitetom takoer rastu,
tro%kovi se moraju svoditi na minimum,
najvei utjecaj na strukturu tro%kova ima Dizajnersko rje%enjeproizvoda,
proizvodivnost tenologije raste daleko bre od proizvodivnostiininjerskog dizajniranja.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
8/54
"z navedenog moe se uo!iti vi%estrukost utjecaja na procesininjerskog dizajniranja, kompleksnost procesa, a i %irina potrebniznanja.
Rezultati istraivanja, kao i iskustva iz industrije nagla%avaju potrebuintegracije in#ormacijski tokova u procesu izrade proizvoda, !iji jedio proces ininjerskog dizajniranja. &reduzea koja su krenula timsmjerom, znatno su unaprijedila proizvodivnost i smanjila tro%kove.
Ako posmatramo in#ormacijske tokove cijelog procesa proizvodnje
/slika 1.2.0, sigurno je da je proces ininjerskog dizajniranjanajkompleksniji njegov dio. 3 procesu ininjerskog dizajniranjaobrauje se i stvara najvei dio in#ormacija o proizvodu. 4itno jenapomenuti da proces ininjerskog dizajniranja ima najvei utjecaj natro%kove proizvodnje.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
9/54
&roces izrade proizvoda
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
10/54
&ostizanje skraenja vremena ininjerskog dizajniranja uzzadravanje kvalitete proizvoda poticaj su velikog brojaistraivanja procesa ininjerskog dizajniranja, pogotovo metoda imodela ra!unarom podranog ininjerskog dizajniranja. 5edan dioistraivanja u podru!ju CAD6a, bavi se integracijom CAD alata iimplementacijom CAD alata u sve #aze procesa ininjerskog
dizajniranja.
Razvijen je zna!ajan broj razli!iti pristupa i pravaca istraivanja.Razlika izmeu modeliranja procesa ininjerskog dizajniranja imodeliranja odreenog zadatka nagla%ena je !injenicom da su
ra!unarski modeli, ovisno o domeni, dovedeni do savr%enstva, usuenim prostorima interesa. Ra!unarski modeli zadatkaininjerskog dizajniranja openito su kreirani za dobro de#inisanuklasu problema.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
11/54
Openitiji pristupi modeliranja procesa ininjerskog dizajniranjapoku%aji su koji podravaju izvoenje i ozna!avanje alternativnikoncepata upotrebljavajui negeometrijske entitete za podr%kukompleksnim dizajnerskim projektima.
&oranjeni koncepti omoguuju implicitno zapisivanje dizajnerskogznanja. &roces ininjerskog dizajniranja i potreba zaautomatiziranim sistemima obja%njavanja, kao i njiovainterakcija s ininjer dizajnerom, predmet su kontinuiraniistraivanja.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
12/54
&odru!ja istraivanja primjene ra!unala u nauci o konstruisanju
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
13/54
istraivanja koja prou!avaju proces ininjerskog dizajniranja,teorije ininjerskog dizajniranja i metodologije ininjerskogdizajniranja poku%avaju pronai odgovor na slijedea pitanja7
%ta je proces ininjerskog dizajniranja,
kako se odvija proces ininjerskog dizajniranja, na koji na!in se kreiraju i ocjenjuju dizajnerske mogunosti
/alternative0,
na koji na!in se cilj ininjerskog dizajniranja trans#ormira u #izi!kioblik,
na koji na!in ininjer dizajnari pretrauju i prou!avajudizajniranog proizvodaske alternative,
kako se treba odravati povijest nastanka dizajniranog proizvoda,
na koji na!in treba prikazati tok procesa ininjerskog dizajniranja.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
14/54
&roces ininjerskog dizajniranja je proces u kojem se provode odreene
aktivnosti da bi se kreirao model koji zadovoljava zadane speci#ikacije. &rematome, mogu se navesti slijedee zna!ajne karakteristike procesa ininjerskogdizajniranja7
&roces ininjerskog dizajniranja je sinteza relativno dobro poznati elemenatau jednu jedinstvenu, otprije poznatu cjelinu sa zatijevanim osobinama. asinteza iziskuje kreativan i stvarala!ki rad. "z toga proizlazi vanakarakteristika procesa ininjerskog dizajniranja da !ovjek mora kontroliratiproces, odnosno imati vaan udio u dono%enju potrebni odluka.
"ninjersko dizajniranje se moe posmatrati i kao proces u!enja.
-vaki dizajnerski zadatak moe se rije%iti na mnogo razli!iti na!ina, odnosnomoe rezultirati razli!itim ma%inskim sistemima i sklopovima. akarakteristi!na vi%estrukost mogui rje%enja uvjetovana je koli!inom osobina
proizvoda koje treba odrediti u postupku ininjerskog dizajniranja. - #ilozo#skog gledi%ta proces ininjerskog dizajniranja je takoer i spoznajni
proces8 sistem na po!etku nepoznat spoznaje se, odnosno postaje poznat. )atemelju toga moe se rei da je spoznajna teorija takoer jedan izvor opizakonitosti za proces ininjerskog dizajniranja.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
15/54
&roces ininjerskog dizajniranja je vrlo zatjevan kreativan rad, ali ne smije
se posmatrati kao umjetnost, nego kao nau!ni rad. Odreeni misaonipostupci /intuicija, nastajanje ideje0 koje se ne mogu racionalno objasnitiimaju obiljeja umjetni!ke kreativnosti. i postupci ne mogu se #ormaliziratiu svru stvaranja cjelovitog teoretskog prikaza dizajnerskog procesa.
-vaki proces ininjerskog dizajniranja moe se razloiti na manje cjeline/#aze, dijelove procesa, etape ili operacije0 koje !ine strukturu procesa.
Dizajnerski proces se moe posmatrati i kao proces prerade in#ormacija,gdje se na temelju ulazni zatjeva generira skup in#ormacija koje opisujuproizvod.
Do sada preteno samostalna djelatnost /u okviru zadatka0, sve vi%e sepretvara u timski rad u kojem se koriste prednost veeg in#ormacijskogkapaciteta i meusobne razmjene ideja i postupaka.
9elika kompleksnost meusobno proturje!ni zatjeva dovodi do potrebe zavi%estrukim ponavljanjem odreeni #aza nakon po!etnog apstrairanja ipostavljanja pretpostavki, dok se ne odrede potrebne vrijednosti. "terativnipostupak je jedna od tipi!ni karakteristika procesa ininjerskogdizajniranja.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
16/54
Opi model ininjerskog dizajniranja daje pregled skupa aktivnosti, vrstaprocesa i utjecaja na proces ininjerskog dizajniranja. Razvojem opegmodela ininjerskog dizajniranja tokom vremena postavljena je teorijateni!ki sistema, te unutar nje noviji opi proceduralni model ininjerskogdizajniranja.
Opi model procesa ininjerskog dizajniranja prikazan na slici 1.: moe se
interpretirati na slijedei na!in7
"ninjersko dizajniranje je proces trans#ormisanja in#ormacija od zatjevakupaca do potpunog opisa predloenog teni!kog sistema,
prikazuje se osnovna struktura procesa, uklju!ujui regulacijske, kontrolnei pomone procese,
kao direktni operatori, "ninjer dizajnari i njiova sredstva za rad izvodeakcije /e#ekte0 na skupu in#ormacija /operanda Dizajnerskog procesa0,
prikazuje se utjecaj ostali razli!iti #aktora na proces ininjerskogdizajniranja /metode rada, radna okolina, upravljanje0.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
17/54
adatak procesa ininjerskog dizajniranja je pretvaranje postavljenizatjeva u opis eljenog ma%inskog sistema. Drugim rije!ima potrebno jede#inisati i opisati ureaj /prizvod0 koji e se proizvoditi eljene u!inke i pritome zadovoljavati zatijevana svojstva. Osim postavljeni zatjevapotrebno je voditi ra!una i o ostalim aspektima teni!ke i ekonomskenaravi ; npr. tenologi!nosti, tro%kovima, itd. ; %to vrijedi i za samproizvod, i za njegovo #unkcioniranje u ivotnom vijeku.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
18/54
Opi model procesa dizajniranja proizvoda
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
19/54
Primjer: projektnog zadatka
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
20/54
3 praksi se !esto javljaju situacije u kojima dizajnerski zadatak, odnosnolista zatjeva za proizvod nisu ta!no ili potpuno de#inisani %to moerezultirati nesporazumima i posljedi!no poveanim tro%kovima iprekora!enjem rokova. a ilustraciju data je struktura elemenata de#inicijedizajnerskog zadatka, a to je7
de#inisanje ciljeva ; ima prije svega strate%ki smisao, a daljnja razrada ima takti!ki
smisao, opis problema na slobodniji na!in,
navesti %to su nuni zatjevi, a %to eljeni,
de#inisanje uslova za realizaciju zadatka uz provjeru da li su predvieni uslovi ta!ni,
razmatranje mogunosti daljnjeg razvoja rje%enja /da li se zadatak izvr%ava kaone%to kona!no ili u prijelaznom obliku0,
de#inisati koja svojstva rje%enje mora imati, de#inisati koja svojstva rje%enje ne smije imati,
ra%!i%avanje zadatka ; provjera da li je sve jasno i potpuno, te da li je ne%toinkompatibilno.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
21/54
Ako se zadatak de#inira u #azi nuenja proizvoda, naj!e%e treba jo%uklju!iti i predprojekat i kalkulaciju.
&rema polazi%tu zatjeva koji de#ini%u zadatak, zadaci se mogurazlu!iti na7
interne razvojne zadatke koji su potaknuti unutar samogproizvodnog okruenja ; naj!e%e temeljem povratni sprega uin#ormacijskim tokovima,
zadatke potaknute indirektnim zatjevima tri%ta ; temeljempraenja stanja tri%ta i konkurencije,
zadatke potaknute direktnim zatjevima tri%ta odnosnonarudbom.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
22/54
Faze rjeavanja dizajnerskog zadatka
adatak koji se prenosi ininjer dizajneru je, pored ostalog, rezultat izbora
koji tim planera /rukovodioci, prodaja, razvoj, proizvodnja0 vr%i prema raznimkriterijima /tri%te, elje kupaca, tro%kovi, kapaciteti, rokovi, rizik, itd.0. )aosnovu toga, dizajnerski zadatak moe se podijeliti na #aze, nakon de#inisanjazadatka ra%!i%avanjem liste zatjeva, i to7
Koncipiranje predstavlja onaj dio procesa ininjerskog dizajniranja prikojem se nakon ra%!i%avanja svi zatjeva vezani za zadatak utvruje
principijelno rje%enje zadatka, traenjem odgovarajui metoda i principadjelovanja. Dobivena rje%enja vrednuju se prema kriterijima danim u listizatjeva.
Projektiranjeje #aza procesa ininjerskog dizajniranja u kojoj se utvruje#unkcionalno strukturalno i ekonomsko rje%enje zadatka u takvom opsegu daje mogua daljnja dizajnerska razrada. &rojekt treba obuvatiti sve %to sistemsadri, ali ne daje odgovor kako to treba izraditi. &o%to se iz projektnogrje%enja odstrane slaba mjesta, pristupa se teni!kom i ekonomskomvrednovanju i nakon toga optimiranju projektni detalja.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
23/54
Dizajnerska razrada ima zadatak de#inisati in#ormacije kakotreba proizvod izraditi odnosno kako treba #izi!ki izgledati kaogotov proizvod. 3 toj #azi detaljno se razrauje sva potrebnateni!ka i tenolo%ka dokumentacija za odabranu varijanturje%enja
3 procesu rje%avanja zadatka postavljene granice izmeu navedeni#aza nisu uvijek jasne, a isto tako !esto se moe i naizmjenceobavljati aktivnosti iz razli!iti #aza. Odreene vrste operacijaodnosno aktivnosti mogu se na isti na!in odvijati u svim #azama.
"z ti razloga sistem za podr%ku Dizajnerski proces treba poku%atimodelirati na taj na!in da se moe primijeniti u svim #azamaprocesa ininjerskog dizajniranja.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
24/54
Compan* +ogo
Razine u procesu ininjerskog dizajniranja
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
25/54
ajedni!ka osobina svi pristupa prou!avanjaprocesa ininjerskog dizajniranja je kretanjeprema
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
26/54
Compan* +ogo
Prikaz dizajnerskog procesa u mainstvu
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
27/54
&roces ininjerskog dizajniranja po!inje de#inisanjem zatijeva naproizvod. Ova razina slui kao re#erenca za odreivanje kvaliteterezultata dostignutog procesom ra%!i%avanja zatijeva. (oe serei da zatjevi na proizvod odreuju eljene osobine buduegproizvoda. Razina de#inisanja #unkcionalni zatijeva koristi se zaopisivanje #unkcije proizvoda i pronalaenje dizajnerskog rje%enja.
De#inisanje #unkcionalni zatjeva uklju!uje odreivanje jedne#unkcije proizvoda, tj. meurelacije izmeu #unkcija /#unkcionalnestrukture0 i skupa parcijalni rje%enja. )akon odreivanja #unkcijeproizvoda odreuje se principijelno rje%enje. (odeliranje #izikalni
principa uklju!uje sve in#ormacije koje opisuju #izikalne e#ekte injiovu strukturu, osnovne razloge upotrebe odreeni materijalai potrebne matemati!ke jednadbe.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
28/54
)akon zavr%etka ove razine jedno #izikalno pravilo pridrueno jejednoj #unkciji proizvoda. )astanak /
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
29/54
CADCA! sistemi
enologija koja obuvata upotrebu ra!unarski sistema za analizuCAD geometrije i simulacija omoguava da se uo!i kako e seproizvod pona%ati, tako da se model moe rede#inisati i optimizirati7
stati!ku analizu /struktura, masa, moment inercije0,
dinami!ku analizu /linearnu i nelinearnu0,
metodu kona!ni elemenata ($= analizu
optimizaciju strukture u skladu sa #unkcijom cilja.
&rojektovanje proizvoda pomou CAD sistema, ubrzava razvoj,
analizu, redizajniranje modela i dono%enje odluka o pravimrje%enjima.
Compan* +ogo
C +
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
30/54
Compan* +ogo
C +
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
31/54
&rava rje%enja predstavljaju optimalna rje%enja koja zadovoljavajuzatjev7 minimum cijene 6 maksimum kvaliteta. &rojektovanjeproizvoda predstavlja kriti!nu aktivnost proizvodnog procesa, jer seprocjenjuje da je njen udio 1>? do @>? od cijene razvoja iproizvodnje.
-avremeni CADCA= programski paketi modularne su aplikacijeobi!no prilagoene radu u timskom mrenom okruenju, pri !emu sebez problema mogu koristiti i individualno. (oduli su obi!nogrupirani, a neki su i zajedni!ki za vi%e grupa. Brupe omoguujupotpuno razvojno okruenje za spe!i#icna ininjerska podru!ja
djelovanja. (oni CADCA= sistemi sadre obi!no sve ili vi%e grupamodula !ime je u potpunosti ili dijelom pokriven kompletan razvoj iproizvodnja proizvoda.
Compan* +ogo
C +
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
32/54
-imulacija /CA=0 obuvaa skup modula koji omoguuju simuliranjei analizu realni #izi!ki tijela preko virtualni modela zasnovanina metodi kona!ni elemenata i sli!nim numeri!kim metodama,
prikazano na slici ..7
modul koji vr%i kinematske i dinami!ke analize te simulacijumeanizma,
modul za prora!un stanja naprezanja i de#ormacija /obi!nopodrana linearna stati!ka analiza, nelinearna stati!ka analiza,normalna dinami!ka analiza, linearna analiza izvijanja, analizaprijenosa topline itd.0.
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
33/54
'=( /'inite =lement (etod0 ; metoda kona!ni elemenata
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
34/54
F!"
Analiza strukturni karakteristika konstrukcije jest normalnaininjerska aktivnost i u ra!unarom podranom dizajniranju obi!no setemelji na primjeni metode kona!ni elemenata. Ovom analizomodreuje se je li proizvod siguran i moe li zadovoljiti postavljenezatjeve u predvienom razdoblju uporabe.
(odeli se testiraju pod posebnim uslovima i prikupljene in#ormacijemogu odrediti treba li vr%iti izmjene u konstrukciji. &roces analizeosobina uglavnom je iterativan proces. Ra!unarom podrane analizetemeljene na metodi kona!ni elemenata jesu analiti!ki alati koji sekoristi za odreivanje stanja naprezanja i de#ormacija, odnosno
stati!kog i dinami!kog odziva komponenti konstrukcije pod razli!itimuslovima kao %to su razli!ita optereenja /slika .0, razli!iti grani!niuslovi itd. 3 meanici #luida takoer se primjenjuje metoda kona!nielemenata.
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
35/54
3 procesu analize primjenom metode kona!ni elemenata kao ulazkoristi se D ra!unarski model, nakon !ega slijedi proces poznat kaodiskretizacija ili izrada mree kona!ni elemenata /slika .2.0. &oslijediskretizacije de#ini%u se grani!ni uslovi. Oni govore kako jekonstrukcija vezana. -lijedi zatim de#inisanje materijala, radnitemperatura, optereenja itd. (odel se zatim testira u razli!itim
uslovima.
Rezultati analize dati su u preciznim izlaznim listama ali i u oblikugra#i!kog prikaza i animacije pona%anja konstrukcije pod zadanim
optereenjirna. Cilj ovi analiza jest odrediti da li predloenakonstrukcija moe zadovoljiti postavljene zatjeve.
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
36/54
(etode kona!ni elemenata /($=0 ili engleski E#inite elementmetodsF /'=(0 su jedne od danas najrasprostranjeniji numeri!kimetoda. Osnovni princip na kojima se zasnivaju je principdiskretizacije prostora na tzv. kona!ne elemente. 3mjestopromatranja prostora kao kontinuuma, uvodi se aproksimacijaprostora kao niza segmenata #iksirane duine.
Ovo otvara mogunost primjene veine numeri!ki operacija nadsamo jednim ovakvim segmentom, umjesto da se vodi ra!una o!itavoj domeni problema. &otrebno je napomenuti da domenaproblema ne mora nuno biti prostor ; mogua je diskretizacija po
bilo kojoj koordinati, npr. po vremenu, no prostorna diskretizacija jenaj!e%a i #izikalno najlak%e svatljiva.
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
37/54
($= su vrlo !esto takve da je rje%avanje problema na !itavoj domeni
jednostavno /globalni sistem0, nakon %to je jednom problem rije%enna jednom elementu /lokalni sistem0. Ovaj proces je vrlo pogodan zara!unalnu primjenu, %to je jedan od vani razloga dana%njerasprostranjenosti ($= u velikom broju djelatnosti.
Osim u meanici i graevini /kojoj GprirodnoG odgovaraju0, vrlo%iroku primjenu imaju i u podru!jima analize elektromagnetskekompatibilnosti, ra!unalne gra#ike, medicine i generalno CADCA(/Computer Aided Design(ani#acturing0 aplikacijama.
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
38/54
$od numeri!kog rje%avanja problema !esto nam je bitan omjerta!nosti i vremena rje%avanja nekog problema. 3 osnovi svakenumeri!ke metode je odreeni skup aproksimacija koje dovode doveeg ili manjeg odstupanja od ta!nog rje%enja, tj. gre%ke. "znosgre%ke je tipi!no obrnuto proporcionalan vremenu ra!unanja za jednunumeri!ku metodu. -toga je potrebno nai kompromis izmeu
zadovoljavajue ta!nosti rje%enja i vremena ra!unanja za promatraniproblem i numeri!ku metodu.
)eki od primjera su7 lego kockice /dje!je igre0, izgradnja zgradabetonskim blokovima u graevini, aproksimacija povr%ine krunice
pomou trokuta itd. &rimjenjuje se kod analiza konstrukcija, obi!noza prora!un stanja naprezanja, de#ormacija itd. Danas je to naj%ireprimjenjivana ra!unalna simulacijska metoda u ininjerstvu. 9rlo jeusko integrirana s postojeim CADCA( aplikacijama
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
39/54
Ra!unarski programi temeljeni na metodi kona!ni elemenata /tzv.($= solveri0 sastavni su dio savremeni CADCA=CA( programskirje%enja. &odru!ja primjene ($= u ininjerstvu jesu slijedea7
strukturne analize /stati!kadinami!ka, linearnanelinearna0,
toplinski i tokovi #luida,
elektromagnetizam,
geomeanika,
biomeanika itd.
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
40/54
Osnovni koraci u postupku analize konstrukcija primjenom metodekona!ni elemenata jesu slijedei7
podjela strukture u blokove, kona!ne elemente /tzv. diskretizacijadomene08
de#inisanje #unkcije pomaka koja opisuje pona%anja #izikalni veli!ina na
svakom elementu8 #ormiranje matrica krutosti elemenata i globalne matrice krutosti cijele
strukture !ime se #ormira aproksimativni sistem jedna!ina za cijelustrukturu8
rje%avanje sistema jedna!ina !ime se dobivaju nepoznate veli!inepomicanja !vorova8
izra!unavanje eljeni veli!ina /npr. de#ormacija i naprezanja0 uodabranim elementima8
interpretacija rezultata
Compan* +ogo
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
41/54
&ojednostavljeni pogled na #izi!ku simulaciju
procesa reprodukcije
p * g
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
42/54
&ravilo je da se na mjestima geometrijski promjena u konstrukciji,tj. na mjestima koncentracije naprezanja koriste manji elementi dokse na mjestima gdje nema geometrijski promjena ili su one male,koriste veliki elementi.
&rimjerice, u slu!aju jednodimenzionalni problema kada postojide#ormacija samo u jednom pravcu, veza izmeu pomaka ide#ormacija za aksijalno stanje de#ormacija je
gdje je7
u ; pomak u H pravcu, IH; de#ormacija u H pravcu.
p * g
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
43/54
p * g
&rimitivni elementi
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
44/54
)aj!e%i D elementi
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
45/54
rodimenzionaini elementi /tri stepena slobode po !voru ; tritranslacije07
!vorni linearni kvadar,
!vorni paraboli!ni kvadar, !vorni kubni kvadar,
!vorni linearni klin,
!vorni paraboli!ni klin,
!vorni kubni klin,
2 6 !vorni linearni tetraedar, J> 6 !vorni paraboli!ni tetraedar.
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
46/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
47/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
48/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
49/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
50/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
51/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
52/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
53/54
Compan* +ogo
7/24/2019 Dizajniranje Pomocu Racunara 2 Dio
54/54
Proces ininjerskog dizajniranja moe sedefinisati kao inte#ektua#ni proces kojirezu#tira odre$enim proizvodom sza%tijevanom funkciona#no&u i
svojstvima' Funkciona#nost i svojstvadefiniu odre$eno ponaanje proizvodakoje &e on manifestirati tokom svogvijeka upotre(e' Pri tome je (itno
nag#asiti da ponaanje ne moe (itiukonstruisano direktno u proizvod) negoga definiu gradivni e#ementi proizvoda)re#acije izme$u nji%) te utjecaji iz oko#ine'