CAD formatlarının nasıl çalıştığını anlamak, CAE konusunda çalışırken birçok baş ağrısından kaçınmanıza yardımcı olacaktır.
Adım 1: Sorunu yeniden oluşturma
Modeli ithal ettim işe yaramadı. Ansys’in öğrenci baskısını denedim, Modeli ithal etti ama içeride büyük bir sorun vardı. Bazı parçalar eksikti… Ve bazıları oldukça deforme olmuştu. Kesinlikle bir CAD modeli içe aktarma işlevinden beklediğiniz gibi değil. İşte o zaman sorunun yazılımdan ziyade CAD modelinde olduğunu anladım.
Adım 2 – Sorunun nereden geldiğini anlamak
Bir CAD model dosyasının gerçekte nasıl çalıştığını anlamama yardımcı oldu ve bu yüzden bunu sizinle paylaşmaya karar verdim. Özetleyelim:
(Bir sorunu çözmek istediğinizde sorun ifadesini net bir şekilde anlamak her zaman anahtardır…) CAD, Ansys’te içe aktarılıyordu, ancak bazı şekiller oldukça deforme olmuş veya eksikti… Midas NFX’te hiç ithalat yapmıyordu… Müşterinin bahsetmeyi ihmal ettiği bir şey vardı…(çözüm genellikle söylenmeyenlerde yatar…) Bu CAD dosyası aslında nereden geldi…?? Müşterinin küçük tekneleri analiz etmek için kendi yazılımı vardı ve şekilleri kendisi oluşturuyordu ardından da dosyayı standart bir STEP formatına kaydediyordu. İnternette araştırdıktan sonra nihayet neden işe yaramadığını anladım… Ancak bunu anlamak için önce (1) bir CAD dosyasının ne olduğunu ve (2) bir geometrik modelin verilerinin nasıl kaydedildiğini anlamalısınız. Bu yüzden önce bunu size açıklayacağım.
Veriler bir CAD dosyasına nasıl kaydedilir?
Grafik yazılımla ilgili olan şey, görsel ve geometrik şekiller üzerinde çok ağır olmasıdır. Bu, verileri kaydetmeyi veya değiştirmeyi zorlaştırır… Çünkü kurduğumuz iletişim sistemlerinin ve kanallarının çoğu görsel şeylere değil, metin ve kelimelere dayanıyor. Biri size bir resmin içinde ne olduğunu sorarsa, ona bir kelimeyle cevap verirsiniz… Resmin içinde bir « XX» var. Şimdi, o kişinin net ve görsel olarak anlaması için gerçek resmi birim birim tarif etmek istiyorsanız, bu çok daha zordur. Örneğin, bir CAD modelini başka bir yazılıma göndermeye çalışmanın, bir fili boruya sokmaya çalışmak gibi olduğunu söyleyebilirsiniz.
Neyse ki bizim için geometrik modeller parçalara ayrılabilir ve zarar görmeden yeniden oluşturulabilir. Gelin birlikte küçük bir düşünme deneyi yapalım:
Birine modelinizin geometrisi hakkında her şeyi ona gerçekten “göstermeden” anlatmak zorunda kalsaydınız, bunu nasıl yapardınız?
Geometrimin her temel bileşenini birer birer alırdım ve onu saf geometrik koordinatlar kullanarak tanımlamaya çalışırdım. Sonlu elemanlar modelinin ayrıştırılması saf CAD modelinden çok daha kolaydır çünkü sadece çok basit şekiller kullanır.
Tamam, şimdi bir veri dosyasının ne olduğunu ve verilerin gerçekte nasıl kaydedildiğini anlıyorsunuz.
Bu tür dosyalar her yerde ve özellikle grafik arayüz, çözücü ve sonuçlar arasında iletişim kurmanın basit bir yoluna ihtiyaç duyduğunuz FEA’da kullanılır. Şuan ki sorun şu; Bu veri dosyasının nasıl oluşturulacağına kim karar veriyor? Tabi ki sen karar veriyorsun yani yazılımcı veya geliştirici karar veriyor. Bu nedenle şirketler, kendilerine has özellikleri olan kendi formatlarını oluşturmuşlardır.
Dosya neden açılmadı?
Bir CAD dosyasını dışa ve içe aktarmak için 3 şeye ihtiyacınız var:
- 1D 2D veya 3D geometrinin kendisi.
- Geometriyi bir veri dosyasına ayrıştıracak bir sistem.
- Verileri okuyacak ve geometriyi dosyada yeniden oluşturacak başka bir sistem
Sorun şu ki, dosyayı yeniden oluşturan sistem genellikle onu oluşturmak için kullanılan teknolojiyi kullanmıyor…
Başlıca sebepler şunlardır:
Her şirketin kendi tescilli teknolojisi vardır ve aynı sorunu çözmek için farklı yollar geliştirir. Bu farklı sistemler genellikle aralarında uyumlu değildir. Örneğin bir DXF formatını AutoCAD’den dışa aktarırsanız ve bunu Solidwords ile içe aktarmayı denerseniz… Sonuç genellikle google translate ile ingilizceyi çinceye çevirmeye çalışmak ve sonra çinceyi fransızcaya ve sonra ingilizceye çevirmekle aynıdır…
Farklı CAD formatlarına giriş:
Bu makale, CAE simülasyonunda kullanılan ana CAD biçimlerinin kısa ama etkili bir açıklaması olmadan tamamlanmış sayılmaz, değil mi?
1-) IGES CAD formatı:
IGES, “Initial Graphics Exchange Specification” anlamına gelir. Bu CAD formatı ilk olarak Ocak 1980’de Ulusal Standartlar Bürosu tarafından güzel NBSIR 80-1978 adıyla yayınlandı. 1976-1984 yılları arasında Birleşik Devletler Hava Kuvvetleri’nin ICAM projesinden kaynaklanmıştır. Bu ICAM (Entegre Bilgisayar Destekli İmalat) Projesi, Havacılık ve Uzay imalat endüstrisindeki tüm operasyonların entegre edilmesine yardımcı olacak prosedürler ve süreçler geliştirmek için oluşturulmuştur.
Kısacası, havacılık endüstrisindeki mekanik parçaları üretecek takım tezgahlarını kontrol etmek için gereken tüm prosedürü otomatik olarak oluşturacak CAD yazılımı oluşturmak istediler (ve bu arada başarılı oldular). O zamanların büyük sorunu, çeşitli CAD sistemlerinden dışa aktarılan verilerin uyumsuzluğuydu.
1988’den beri Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı, silah sistemleri sözleşmeleri için tüm dijital ürünlerin ve üretim bilgilerinin IGES formatı gibi elektronik biçimde teslim edilmesini şart koşmuştur. IGES formatı, 1980’den beri bir ANSI formatıdır ve bu nedenle otomotiv, havacılık ve gemi inşa endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
IGES CAD Formatının yapısı:
Bir IGES dosyası, delikli kart çağında olduğu gibi 80 karakterlik ASCII kayıtlarından oluşur. İşte size bir IGES Dosyasının yapısını gösterecek sadece 2 çizgi, 2 nokta ve 2 dairesel yaydan oluşan basit bir CAD modeli örneği:
Görüldüğü gibi IGES dosyaları sırasıyla Start, Global, Directory Entry, Parameter Data ve Terminate olmak üzere 5 bölümden oluşmaktadır. Bu bölümler, 73. sütunda S, G, D, P veya T karakterleriyle belirtilmiştir. Geometrik veriler dosyanın 2 farklı bölümünde fakat farklı formatlarda bulunmaktadır. Dizin Girişi bölümüne sabit uzunluklu bir biçimde ve Parametre Verileri biçimi bölümünde virgülle ayrılmış bir biçimde kaydedilirler.
STEP CAD formatı:
STEP, “Standard for the Exchange of Product model data” anlamına gelir ve bu format, bir ISO Standardı referans alınarak oluşturmuştur. Özellikle, ürün imalat bilgilerinin bilgisayar tarafından yorumlanabilir gösterimi ve değişimi için bir ISO standardı olan ISO 10303 kullanılmıştır. Bu ISO standardı, nesneleri ilgili bilgileriyle birlikte 3B CAD modelleriyle temsil etmek için kullanılır.
STEP formatı 1984 yılında IGES formatının halefi olarak geliştirilmeye başlandı ve asıl amaç bir ürünün tüm bilgilerini yazılımdan bağımsız benzersiz bir ürün model dosyasında temsil etmekti.
Sonraki yıllarda, STEP’in yetenekleri, öncelikle havacılık, otomotiv, elektrik, elektronik ve diğer endüstrilerdeki ürünlerin tasarımı için geniş çapta genişletildi.
PARASOLID CAD formatı:
Parasolid, başlangıçta « Shape Data Limited » adlı bir şirket tarafından geliştirilen, ancak daha sonra Siemens PLM Software tarafından satın alınan bir geometrik modelleme çekirdeğinin adıdır. Bu geometrik modelleme çekirdeği, işlevlerini 3D CAD veya CAE yazılım ürünlerinde kullanmak için diğer şirketler tarafından lisanslanabilir.
Bu parasolid çekirdek, boole işlemleri, unsur modelleme, yüzey oluşturma, kalınlaştırma ve oyuklama, yüzey modelleme… vb. gibi 3 boyutlu geometrik modelleme için “kullanıma hazır” bazı işlevler sağlayacaktır.
CAD Formatlarından hangisi CAE için en iyisidir?
Tahmin edebileceğiniz gibi, “XX formatı en iyisidir” gibi basit bir cevap var. Bu makale sayesinde farklı CAD formatları arasında bir fark olduğunu anladınız. Temel fark, geometri verilerinin bu CAD metin dosyalarında gerçekte temsil edilme biçiminde ve neyin “temsil edilebileceği” nde yatmaktadır. Çoğu CAD formatının NURBS (veya grafik tasarım endüstrisinde kullanılan diğer karmaşık şekiller) gibi eğrileri desteklemediğini hatırlamak önemlidir. Mekanik ürünler, “standart dışı” grafik tasarım yazılım ürünleri içinde değil, CAD yazılımı içinde modellenme eğilimindedir.
Son olarak, IGES ve STEP formatları gibi standart olan CAD formatları vardır. Bu formatlar harikadır çünkü model bilgilerini değiş tokuş etmenin bir yolu olarak tüm CAE yazılımları tarafından desteklenirler.
Yazılım satıcıları tarafından kendi ihtiyaçlarına uygun olarak geliştirilen tescilli CAD formatları da vardır. (Solidworks, Catia, Inventor, Parasolid,…). Tescilli CAD formatları satıcılar için faydalıdır çünkü yazılımlarına daha özel verileri depolamalarına yardımcı olur ve elbette teknolojilerini korumanın bir yoludur.