Chào mừng bạn trở lại với chuỗi bài “Tính năng mới trong NX”.
Ở phần này ta sẽ tập trung vào Thiết Kế Dựa trên Mô Phỏng (Simulation Driven Design), bao gồm những cải tiến mới cho Topology Optimizer và Design Space Explorer. Sự kết hợp của hai mô-đun add-on này giúp bạn tạo ra một bản sao kỹ thuật số toàn diện của mô hình 3D của bạn, đồng thời dễ dàng thẩm định nhiều lựa chọn thiết kế khác nhau. Ta hãy cùng nhau bắt đầu!
Nội dung trong bài viết này
Trình tối ưu hóa cấu trúc liên kết TOPOLOGY OPTIMIZER
Các tính năng mới với trình giải nghiệm
Một hệ thống hội tụ cải tiến và nhanh hơn
Siemens đã lắng nghe ý kiến từ người dùng NX và bổ sung các tính năng quan trọng vào trình giải nghiệm . Đầu tiên, Siemens đã triển khai một hệ thống vùng tin cậy (trust region) trong trình giải nghiệm, giúp điều chỉnh giới hạn di chuyển cho bộ tối ưu hóa, đồng thời cho phép sử dụng chiến lược khởi động lại (restart strategy) trong trường hợp trình giải nghiệm gặp lỗi.
Điều này có ý nghĩa gì đối với bạn? Rất rõ ràng, quá trình hội tụ trong phân tích rung động được cải thiện đáng kể; các trường hợp kiểm tra của bạn bây giờ hội tụ trong ít hơn 200 vòng lặp, trong khi ràng buộc về Max Stress (ứng suất tối đa) và Max Displacement (dịch chuyển tối đa) cũng sẽ hội tụ nhanh hơn.
Cải tiến về material penalization
Trình giải nghiệm cũng có một cải tiến khác xoay quanh tính năng xử phạt vật liệu trong NX. Siemens đã tiếp tục phát triển và cập nhật hệ thống Material Penalization để có một sự phân bố 0-1 trong nhiều cấp hơn. Siemens đã tập trung vào các gián đoạn trong không gian thiết kế/ các thân tách biệt, tập trung vào các trường hợp kiểm tra với nhiều trường hợp con và nhiều tải trọng có sự khác biệt lớn về độ lớn.
Thiết kế dựa trên mô phỏng
Một ràng buộc mới cho gia công – Fill from Direction
Một phản hồi khác từ người dùng cho thấy NX cần thêm một chức năng về ràng buộc hình dạng. Vì vậy, Siemens đã bổ sung thành phần “Fill from Direction”. Chức năng mới này có thể được sử dụng để áp đặt các yêu cầu về quá trình gia công như khả năng đúc, nơi một bộ phận nhất thiết không được phép làm “kẹt khuôn”. Hơn nữa, vật liệu chỉ có thể được thêm vào một khu vực bằng cách “lấp đầy” theo mỗi hướng từ một mặt phẳng cơ sở. Việc triển khai Fill from Direction vào hình học của bạn sẽ đặt nền tảng cho các tối ưu hóa thiết kế tốt hơn nữa, giúp bạn đáp ứng sớm hơn các yêu cầu về chức năng trong giai đoạn thiết kế.
Tự động phát hiện các kết nối
Ta hãy xem xét một tính năng khác mới được thêm vào Topology Optimizer. Siemens đã phát triển được tính năng tự động phát hiện kết nối; có nghĩa là các kết nối hiện có giữa các thân trong cảnh quan và không gian thiết kế sẽ được phát hiện tự động. Bạn có thể sử dụng tính năng này cho kết nối mặt-đến-mặt và thân-đến-thân, đồng thời có thể duyệt qua các cặp tùy chọn để xem xét và tạo một kết nối. Đây là một công cụ tuyệt vời để tự động giải quyết các ràng buộc thiết kế phức tạp, giúp giảm thiểu thời gian phát triển (hoặc thiết lập).
Design Space Explorer
Phương pháp SHERPA
“SHERPA sử dụng đồng thời nhiều chiến lược tìm kiếm, nó thích nghi với vấn đề trong quá trình tìm hiểu về không gian thiết kế. Với SHERPA, số lượng các đánh giá mô hình được giảm một cách đáng kể, giúp thiết kế được tối ưu hóa tốt hơn và giúp thời gian thiết kế giảm nhiều ngày, thậm chí giảm cả tuần!”
Với ý này, ta hãy xem xét hai phương pháp khám phá mà Siemens đã thêm vào phiên bản mới của NX.
Phương pháp Weighted Sum of all Objectives (tổng trọng số của tất cả các mục tiêu)
Phương pháp này xem xét tất cả các đối tượng mục tiêu và cung cấp các giải pháp dựa trên tổng trọng số của tất cả các đối tượng đang được xem xét. Khi tất cả các mục tiêu đều cải thiện hoặc trở nên tồi tệ hơn khi được kết hợp, thì phương pháp này là cách tiếp cận tốt nhất để tìm giải pháp tối ưu. SHERPA học hiệu quả về không gian thiết kế và thích nghi để tìm kiếm hiệu quả trong một loạt không gian thiết kế, bất kể độ phức tạp.
Nghiên cứu cân bằng nhiều mục tiêu (Multiple Objective Tradeoff Study)
Tùy chọn này là lựa chọn hoàn hảo khi làm việc trên một dự án có nhiều mục tiêu xung đột với nhau. Nhìn chung, phương pháp này hoạt động giống như phương pháp tổng trọng số của tất cả các mục tiêu, nhưng có lợi thế về xử lý nhiều mục tiêu độc lập với nhau. Nghiên cứu cân bằng mục tiêu, hoặc còn gọi là ‘pareto optimization’, sẽ lựa chọn các thiết kế tối ưu dựa trên việc chúng có vượt trội so với các thiết kế khác.
Tuy nhiên, nếu các mục tiêu xung đột với nhau (như trọng số và khả năng chịu tải), ta có thể khám phá các sự đánh đổi bằng cách sử dụng tùy chọn nghiên cứu tiếp theo là ‘Multiple Objective Tradeoff Study‘ (Nghiên cứu sự đánh đổi nhiều mục tiêu).
Các thiết kế khả thi, hiện không bị vượt trội bởi bất kỳ thiết kế nào khác, đầu tiên sẽ được xếp vào hạng nhất . Các thiết kế còn lại được xếp hạng lại và những thiết kế không bị vượt trội bởi bất kỳ thiết kế nào khác trong nhóm đó được xếp hạng hai. Quy trình này được lặp đi lặp lại . Cuối cùng, bạn nhận được một danh sách xếp hạng của các tùy chọn thiết kế, giúp bạn xác định giải pháp phù hợp nhất cho nhu cầu của mình, hoặc quyết định cần phải khám phá thêm.
Các phương pháp SHERPA là một công cụ quan trọng, có thể được sử dụng trong bất kỳ quy trình làm việc nào. Mục tiêu của việc cải tiến công cụ này là giúp đơn giản hóa công việc của bạn khi sử dụng NX, bất kể trình độ kinh nghiệm của bạn. Người không chuyên cũng có thể áp dụng thành công tối ưu hóa tự động ngay trong lần đầu tiên. Cải tiến này cho phép mọi người dùng tìm ra những giải pháp tốt hơn ngay trong lần đầu tiên, không cần phải thực hiện lặp đi lặp lại hoặc xác định phương pháp tốt nhất cần áp dụng.
Hỗ trợ đơn vị qua các biểu thức, biểu đồ vi phạm ràng buộc
T
Siemens đã thêm các chức năng mới vào Design Space Explorer, giúp bạn tinh chỉnh và xác định chính xác hơn các phản hồi ràng buộc của mình. Các phản hồi ràng buộc chứa các hệ số hiệu suất giới hạn cho quá trình tìm kiếm. Chúng cho phép người dùng mã hóa các yêu cầu về sản phẩm, nhằm loại bỏ các thiết kế không đáp ứng yêu cầu . Ví dụ, bạn đang làm việc trên một cấu trúc sẽ phải chịu một lực nhất định, dẫn đến việc cấu trúc đó cần phải chịu được x pound. NX cho phép bạn thiết lập nhiều giới hạn ràng buộc để loại bỏ các thiết kế không phù hợp, giúp bạn tiết kiệm thời gian vì nhanh chóng xác định được các thiết kế phù hợp nhất để triển khai. Bất cứ điều gì nằm ngoài ‘Phạm vi Chấp nhận’ sẽ được coi là lỗi và bị loại bỏ khỏi thiết kế.
Đồng thời, Siemens cũng bổ sung khả năng hỗ trợ đơn vị thông qua biểu thức trong Design Space Explorer. Điều này cho phép bạn áp dụng các đơn vị khác nhau cho các biểu thức và giới hạn ràng buộc, giúp bạn làm việc với các đơn vị khác nhau và đảm bảo tính chính xác của kết quả và phản hồi trong quá trình thiết kế.
Ngoài ra, Siemens còn cung cấp biểu đồ vi phạm ràng buộc (Constraint violations plots), giúp bạn theo dõi và đánh giá sự vi phạm đối với các ràng buộc trong thiết kế. Biểu đồ này cho phép bạn xem trực quan các giá trị phản hồi của các ràng buộc và đánh giá xem các thiết kế có tuân thủ các ràng buộc hay không. Qua đó, bạn nhanh chóng xác định được vấn đề và tối ưu hóa thiết kế, đảm bảo tuân thủ các yêu cầu và ràng buộc đã chỉ định.
Kết luận
Và đó là kết thúc của bài viết này về các tính năng mới trong phiên bản NX được phát hành tháng 12 năm 2022! Xin được tóm tắt lại rằng,chúng tôi đã giới thiệu các cải tiến mới nhất cho Simulation Driven Design (thiết kế dựa trên mô phỏng), với sự chú trọng đặc biệt vào Topology Optimizer và Design Space Explorer. Những tính năng mới này đã được Siemens phát triển theo yêu cầu của cộng đồng người dùng, và hy vọng rằng bạn có thể áp dụng những tính năng đó vào quy trình làm việc của bạn.
Nếu bạn thích bài viết này, hãy tiếp tục hành trình với NX…
