Vekil modelleme (bazen kara kutu modelleme, meta modellemeveya yanıt yüzeyi modelleme), karmaşık bir simülasyonu taklit edebilen basit bir matematiksel model oluşturmanın bir yoludur. 3DEXPERIENCE platformundakullanılarak SIMULIA uygulamaları gibi ABAQUS, Isightveya Process Composer, bu yaklaşım mühendislerin çok büyük miktarda zaman tasarrufu yapmasına yardımcı olur.

Her tasarım varyasyonu için tam bir simülasyon çalıştırmak yerine, sınırlı sayıda simülasyonu bir kez çalıştırırsınız. Ardından, vekil model bu sonuçlardan öğrenir ve yeni girdi değerleri için gerilim, deformasyon veya yer değiştirme gibi sonuçları anında tahmin edebilir.

1. Deney Tasarımı (DOE): Farklı girdi parametre kombinasyonları seçin (örneğin, uzunluk, kalınlık veya konum).
2. Simülasyonları Çalıştırın: Her tasarım noktası için ABAQUS kullanarak sonlu elemanlar analizi (FEA) simülasyonları çalıştırın.
3. Vekil Model Oluşturma: Simülasyon sonuçlarına daha basit bir model (örneğin, polinom regresyonu, kriging veya sinir ağları) uygulayın.
4. Tahmin ve Optimizasyon: Duyarlılık analizi, optimizasyon veya belirsizlik nicelleştirme işlemlerini verimli bir şekilde gerçekleştirmek için vekil değişkeni kullanın.

aracılığıyla entegre edilir SIMULIA Process Composer Uygulaması veya SIMULIA Isightile birlikte çalışabilir ABAQUS , vekil model oluşturmayı ve tasarım optimizasyonunu otomatikleştirmek için

• Tasarım Optimizasyonu: Binlerce fizik simülasyonu çalıştırmaya gerek kalmadan geniş bir tasarım alanını hızla keşfedin ve en uygun parametreleri bulun.
• Duyarlılık Analizi: Girdilerdeki değişikliklerin çıktıları nasıl etkilediğini anlamak.
• Belirsizlik Nicelendirmesi: Malzeme özelliklerindeki veya sınır koşullarındaki değişkenliği modellemek ve yönetmek.
• Gerçek Zamanlı Simülasyonlar: Tam simülasyonların çok yavaş olacağı gerçek zamanlı sistemlerde vekil modeli kullanın.
• Çok Disiplinli Analiz: birleştirerek, ABAQUS diğer simülasyon araçlarıyla

Örnek: Formula Student Takımı

Bir Formula Student veya SAE BAJA takımının uzay kafes şasisini. Amaçları burulma gerilimlerini azaltmak, ancak her tasarım değişikliği saatlerce süren simülasyonlar gerektiriyor. Şaside bu kadar çok yük taşıyıcı eleman varken, farklı konfigürasyonları denemek yüzlerce hatta binlerce simülasyonki bu da zaman ve kaynak açısından büyük bir kayıp demektir.

İşte vekil modellemenin faydaları:

1. Parametreleri Ayarla: Çerçeve elemanlarının uzunluğu veya konumu gibi temel değişkenleri tanımlayın.

2. Deney Tasarımı (DOE) Çalıştırın ABAQUS: Tasarım alanını kapsayacak şekilde yapılandırılmış bir dizi simülasyon gerçekleştirin.

3. Vekil Modeli Eğitin: Bu sonuçları kullanarak hızlı bir tahmin modeli oluşturun.

Artık ekip saatlerce beklemek yerine, kaydırıcıları gibi parametreler için genişlik veya ekstrüzyon) hareket ettirerek kütle veya yer değiştirme gibi güncellenmiş sonuçlarısadece birkaç saniye içinde alabiliyor.

Bu, zamandan ve paradan tasarruf sağlamak ve doğruluktan ödün vermeden daha hızlı tasarım kararları almak anlamına gelir.

1. Vekil modeller düşük doğruluklu ampirik modellerdir.

2. Bunlar simülasyon verilerinden yola çıkarak aşağıdan yukarıya doğru oluşturulur

3. Gürültülü bir yanıtı yumuşatabilme özelliğine sahip

4. Değerlendirmesi son derece hızlı!

5. Doğru.

Vekil model oluşturmanın ön koşulları:

1. Geometrik Parametrelerle Sonlu Elemanlar Analizi Çözün: 

Sonlu Elemanlar Analizinde Geometrik Parametreler Kullanılarak Kiriş Analizi

Uzunluk (Len), Genişlik (BR) ve Ekstrüzyon (ext) parametreleri

2. SIMULIA Deney Tasarımı (DOE), Makine Öğrenimi (ML) ve Vekil Modelleme ile Simülasyonların Optimize Edilmesi

uygulamasında Optimizasyon Süreci Oluşturucu , Deney Tasarımı (DOE) yürütmek için yapılandırılmış bir süreç oluşturulur ve tasarım alanı boyunca temsili bir girdi-çıktı çifti kümesi üretilir. Elde edilen sayısal veriler doğrudan bir Makine Öğrenimi Modeli eğitim hattına beslenir; burada, altta yatan yanıt davranışını yaklaşık olarak belirlemek için Yanıt Yüzeyi Modellemesi (RSM) veya Evrensel Kriging (UK) gibi vekil modelleme teknikleri uygulanır.

Tahmin doğruluğunu artırmak için, hiperparametre ayarlaması iş akışına entegre edilmiştir; bu işlemde, vekil modellerin ortalama yaklaşım hatasını (örneğin, Ortalama Kare Hatası veya Kök Ortalama Kare Hatası) en aza indirmek için optimizasyon stratejileri kullanılır.

Vekil model eğitilip doğrulandıktan sonra, yaklaşık yanıt yüzeyleri kullanılarak gelişmiş işlem sonrası analiz, görselleştirme ve duyarlılık analizi yapılmasını sağlayan Sonuç Analizi Uygulaması içinde erişilebilir hale getirilir.

Vekil Modelleme ve Optimizasyon İş Akışı

3. SIMULIA Sonuç Analizi Uygulaması

1. ABAQUS Simülasyonlarından Veri Çıkarma

• Fizik Sonuçları Analizi uygulaması, simülasyon çıktılarından sonuçları (örneğin, yer değiştirmeler, gerilimler, sıcaklıklar) görselleştirmenize ve çıkarmanıza olanak tanır.
• Büyük veri kümelerinin verimli bir şekilde işlenmesini destekler; bu da bir dizi simülasyon çalışmasından vekil modeller oluşturmak için mükemmeldir.

 2. Veri Kümeleri Oluşturma ve Analiz Etme

• Birden fazla çalıştırmadan elde edilen simülasyon sonuçlarını bir araya getirebilirsiniz (DOE örnekleri).
• oluşturmaya yardımcı olur özel sonuç ölçütleri , vekil modelde çıktı olarak kullanılabilecek
• Farklı parametre kombinasyonları arasında filtreleme, gruplandırma ve karşılaştırma işlemlerini destekler.

 3. Vekil Modelleme Araçlarına Bağlantı

• Simülasyon verileri çıkarılıp hazırlandıktan sonra, PRA, Isight, 3DEXPERIENCE Process Composer veya hatta harici Python/ML araçları gibi araçlarla sorunsuz bir şekilde entegre olur.
• Bu temiz ve düzenli veri setini, yanıt yüzey modellerinizi, kriging yöntemini, sinir ağlarınızı veya diğer vekil model türlerini eğitmek için kullanabilirsiniz.

4. Duyarlılık ve Korelasyon Analizi Gerçekleştirin

• PRA, parametre duyarlılıklarını ve korelasyonlarını analiz etmek için yerleşik araçlar içerir; bu da vekil model eğitimi öncesinde özellik seçimi için faydalıdır.
• Bu, en etkili girdilere odaklanmanıza, model doğruluğunu artırmanıza ve karmaşıklığı azaltmanıza yardımcı olur

5. Modelin ön işleme eğitimini kolaylıkla gerçekleştirin 

 6. Tasarım Keşfine Entegrasyon

• Tasarımcılar, optimizasyon, ödünleşme çalışmaları veya belirsizlik ölçümü için analitik verileri ve vekil modelleri tasarım sürecine geri entegre edebilirler.
• PRA, tasarım kararlarını ve sonuçlarını zaman içinde takip etmek için kullanıcı dostu bir arayüz sunar.

Yaklaşım modelinin kontrol paneli şu şekilde kullanılabilir:

Genişlik (BR) kaydırıcısını 38,96'ya çevirmek

FEA sensörünün çıkış değerleri, güncellenmiş değerlerle birlikte 2 saniye içinde güncellenir.

Ardından, “BR” parametresini sıfırlarken “ext” parametresini değiştireceğim.

Kütle ve Yer Değiştirme değerleri 2 saniye içinde güncellenir.

Özetle, platformdaki CAD ve sonlu elemanlar uygulamalarına girmeden, sonlu elemanlar analizinin anlık sonuçlarını elde edebildiğimizi, zamandan tasarruf sağladığımızı ve tekrarlayan iş akışlarını ortadan kaldırdığımızı görüyoruz.

Başlıca Faydalar