معرفی نرم افزار های مهندسی

[ghasem motamedi]

آشنايي با نرم افزار EES
نرم افزار EES يک نرم افزار برنامه نويسي قوي در زمينه علوم حرارت و سيالات است که در سال هاي اخير مورد توجه مجامع علمي معتبر قرارگرفته است. اين نرم افزار در سال 1992 توسط يک محقق امريکايي به نام S.A. Klein و تحت پوشش شرکتFCHART نوشته شد.
انگيزه نويسنده نرم افزار براي ايجاد EES ، پس از سال ها تدريس دروس ترموديناميک و انتقال حرارت مهندسي مکانيک ايجاد گرديد چرا که در اين علوم براي حل مسايل لازم است همزمان با تنظيم معادلات از خواص ترموفيزيکي مواد نيز استفاده گردد و گاه لازم است يک مسأله چندين بار با داده هاي مختلف حل شود. تا قبل از ايجاد اين نرم افزار ، برنامه نويسي در علوم حرارت و سيالات به شکل پراکنده اي انجام مي شد ولي امروزه EES به عنوان يکي از معتبرترين نرم افزار هاي علوم حرارت و سيالات شناخته شده و در بسياري از دانشگاه هاي معتبر جهان در کنار دروس مهندسي مکانيک مورد استفاده قرار مي گيرد.
کار عمده اي که نرم افزار EES انجام مي دهد ، حل مجموعه معادلات جبري مي باشد. همچنين اين نرم افزار ، قادر به حل معادلات ديفرانسيل ، معادلات داراي متغيرهاي مختلط ، معادلات انتگرالي بوده و امکان حل مسايل بهينه سازي ، رگرسيون خطي وغير خطي و ترسيم نمودارها و جداول در آن وجود دارد. اين نرم افزار تحت نسخه هاي مختلف سيستم عامل ويندوز کار مي کند.
دو تفاوت عمده بين نرم افزار EES و ساير نرم افزارهاي حل معادلات وجود دارد. اول اينکه EES به طور خود کار معادلاتي که بايد همزمان حل شوند را شناسايي و دسته بندي مي کند. اين مورد مراحل کار را براي کاربر بسيار ساده مي کند و مطمئناً بالاترين سرعت و بازده را خواهد داشت. دوم اينکه EES يک سري توابع جهت محاسبه خواص ترموفيزيکي مواد در اختيار کاربر مي گذارد. کتابخانه توابع رياضي و توابع خواص ترموفيزيکي مواد در EES بسيار گسترده مي باشد اما ممکن است پاسخگوي نيازهاي همه افراد نباشد لذا امکان اضافه کردن توابع دلخواه با استفاده از برنامه نويسي به زبانهاي سي, پاسکال و فرترن وجود دارد.
اصول کار در EES به اين نحو است که ابتدا بايد مسأله مورد نظر به طور کامل تحليل گرديده و معادلات لازم استخراج گردد. بعد از استخراج معادلات بايد آنها را به زبان EES تبديل نمود. سپس در بخش فهرست متغيرها ، اسامي متغيرها و واحدهاي احتمالي آنها را مرتب نمود. در صورتي که اقدامات اوليه به شکل صحيح صورت گيرد و مسأله از نظر رياضي قابل حل باشد مي توان يک بار برنامه را اجرا کرد. اگر برنامه در حين اجراي مسايل پيچيده به مشکل برخورد کند بايد مقاديري براي برخي متغيرها حدس زد و مسأله را به روش سعي و خطا حل نمود.
به عنوان مثال براي شبيه سازي سيکل هاي تبريد جذبي ليتيوم برومايد و آب توسط نرم افزار EES بايد مراحل زير انجام گردد :
الف- ترسيم يک نمودار ساده از سيکل تبريد مورد نظر (نمودار P-T-X) و تعيين نقاطي از سيکل به عنوان نقاط مهم و کليدي.
ب- استخراج کليه معادلات حاکم براي اجزاي سيکل بر مبناي فرضيات استاندارد و مدل سازي که در مراجع معتبر آمده است.
ج- بيان معادلات حاکم بر سيکل به زبان EES و تنظيم يک برنامه رايانه اي جامع بر مبناي ضوابط حاکم در اين نرم افزار که در دفترچه راهنماي آن آمده است.
د- طراحي يک رابط گرافيکي مناسب براي کاربري که اطلاع چنداني از نرم افزار EES ندارد. در واقع اين مرحله براي کاربردي و فراگير کردن برنامه تهيه شده در مرحله (ج) است.
ه- تهيه و ارائه خروجي هاي مناسب از برنامه ها در قالب جداول و نمودارها براي تحليل بهتر نمودارها.

به طور کلي هر يک از برنامه هاي EES از اجزاي ذيل تشکيل مي گردد :

الف- پنجره معادلات (Equations Window)
در اين قسمت کليه معادلات حاکم بر مسأله بايست تعريف گردند. اين قسمت شامل متغيرهاي ورودي متغيرهاي خروجي (مجهولات) ، متغيرهاي کمکي ، توابع رياضي ، توابع خواص ترموديناميکي و متون توضيحي مي باشد. قابل ذکر است که کليه موارد ذکر شده بين علامت {} صرفاً جهت توضيح برنامه بوده وتأثيري در محاسبات نخواهند داشت.

ب- پنجره فرم بندي معادلات(Formatted Equations Window)
در اين قسمت معادلات ذکر شده در پنجره معادلات به شکل رياضي مرتب مي شوند و به کاربر کمک مي کند تا از صحت معادلات ذکر شده اطمينان حاصل نمايد و به طور کلي فقط جنبه نمايشي دارد.

ج- پنجره حل(Solution Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا مقدار محاسبه شده متغيرهاي نرمال مسأله بعد از اتمام فرايند تحليل مسأله ، نمايش داده مي شود.

د- پنجره آرايه ها(Arrays Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا نهايي متغيرهاي انديس دار پس از انجام فرايند حل مسأله نمايش داده مي شود که در خصوص سيکل هاي ترموديناميکي بسيار کاربردي ومفيد است چرا که هر نقطه روي سيکل با يک عدد نمايش داده مي شود وخواص مربوط به هر نقطه با انديس عدد مذکور نمايش داده مي شوند.

ه- پنجره وضعيت وخطا(Residuals Window)
در اين قسمت کليه معادلات حاکم بر مسأله در يک ستون نمايش داده مي شود. در هر معادله متغيرهاي نشان داده شده با حروف سياه ، متغيرهايي هستند که مقدارآنها از آن معادله بدست مي آيد. ضمناً در ستون اول يک عدد يا حرف D براي هر معادله درج مي شود. حرف D نمايانگر متغيرهايي است که در رابط گرافيکي کاربر تعريف مي گردند. معادلاتي که از يک دست هستند و به طور همزمان با هم حل مي شوند نيز با اعداد مشابه نمايش داده مي شوند.

و- جدول پارامتريک(Parametric Table Window)
در اين جدول يکي از متغيرهاي مسأله تغيير داده مي شود و مقادير متغيرهاي دلخواه به ازاي هر مقدار آن متغير نمايش داده مي شود. در واقع مسأله چند بار حل مي گردد و نتايج هر بار حل مسأله در يک رديف جدول قيد مي گردد.

ز- پنجره نمودار(Plot Window)
در اين قسمت نمودار يا نمودارهايي که بر حسب شرايط مسأله توسط کاربر ترسيم گرديده است مشاهده مي گردد. تعداد اين نمودارها ممکن است حداکثر به ده نمودار برسد.

ح- رابط گرافيکي کاربر(Diagram Window)
در اين قسمت يک نمودار کلي از مسأله ديده مي شود. در واقع با ارايه يک شکل مناسب از مسأله و در نظر گرفتن محل هايي براي وارد کردن داده و محاسبه خروجي ها مي توان کيفيت حل مسأله را بهبود بخشيده ، برنامه را جذابتر نمود.

[ghasem motamedi]

يکي از قدرتمندترين نرم افزارهاي سطح سازي برروي فايلهاي CMM يا خروجيهاي دستگاه اسکن سه بعدي (ابر نقاط) نرم افزار GeoMagic ميباشد.
در ابتدا جهت آشنايي بيشتر اشاره اي به ابرنقطه و اسکن سه بعدي ميکنيم و سپس به توضيح قابليتهاي نرم افزار فوق مي پردازيم.
متداول ترين نوع اندازه برداري از سطوح پيچيده که با روشها و وسايل دستي مثل کوليس يا زاويه سنج يا Rسنج قابل اندازه گيري نيستند روش CMM ميباشد که يک حسگر بر روي قطعه کار حرکت داده ميشود و خطوطي (Curves) در راستاهاي مختلف قطعه ارائه ميگردد که مدلساز ميبايست در نرم افزار مدلسازي خود از اين خطوط صفحاتي (Surfaces) عبور داده و با اصلاح و بازسازي اين صفحات به شکل کلي قطعه کار برسد.اما اين روش پروسه اي بسيار زمانگير و مشکل ساز ميباشد و گاهاً در قطعاتي که داراي سطوح خيلي پيچيده و دقت بالا هستند جواب مطلوب نميدهد لذا اسکنرهاي سه بعدي به بازار آمدندکه توسط تاباندن نور به نقاط بسيار زياد و مجاور هم بر روي سطح قطعه کار و ثبت آنها به توده اي از نقاط کنار هم ميرسند که اين توده انباشته شده به ابرنقطه معروف است و محل عبور سطوحي است که شکل کلي مدل را دربر دارد.
از طرفي بعلت دقت ابعادي فوق العاده بالاي اين نقاط که ممکن است تا رنج ميکرون نيز هم برسد کوچکترين ناهمواري روي سطح قطعه نيز اسکن خواهد شد لذا خروجي نهايي دستگاه شامل يکسري نقاط اسکن شده اضافي و نقاطي که بيانگر برجستگيهاي يا فرورفتگهيا يا بريدگيهاي ناخواسته سطوح نازک است ميباشد که بايد اصلاح گردد.


http://www.fadak.us/A.database/Mechanic/learn/Learn.001/Image/Archive.0004.2.jpg

اما نرم افزارGeoMagic چيست ؟ نرم افزار فوق محصول شرکت امريکايي PTCبوده و جهت تسريع مراحل ساخت سطوح پيچيده در مهندسي معکوس و بالابردن دقت مدل کامپيوتري تهيه شده توسط ابر نقاط بکار گرفته ميشود که داراي قابليتهاي بي نظير و منحصر به فردي است. که هم اکنون بيش از 3000 صنعتگر حرفه اي در صنايع مختلف مثل اتومبيل ،هوافضا،مهندسي پزشکي يا ساخت وسايل مصرفي در کل دنيا از آن بهره ميبرند.
در اين نرم افزار فازهاي مختلفي وجود دارد که بايد به ترتيب در تک تک آنها مراحل کاري مربوطه را انجام داده و به فاز بعدي برويم تا در نهايت به يک مدل سه بعدي يکپارچه با دقت بالا و سطوح يکنواخت برسيم.
بطور خلاصه در مورد منطق نرم افزار بايد گفت که بطور اتوماتيک از هر سه نقطه کنار هم ،سه خط عبور داده و تشکيل يک مثلث ميدهد حال از اين هزاران مثلث بوجود آمده سطوحي عبور ميدهد که همه آنها در کنار هم شکلي شبيه و نزديک شکل اصلي قطعه ارائه دهند.
اکنون کاربر بايد براي سبک شدن فايل به دقت تعداد اين نقاط را کم کرده و پستي و بلنديهاي احتمالي را اصلاح کند و در نهايت با تکنيکهاي نرم افزار به يک شکل يکپارچه با حداقل سطوح و بصورت کاملا منظم برسداز طرفي در کنار اين کار انواع نمودارها و آناليزهاي مورد نياز جهت کنترل سطوح را نيز در اختيار دارد.
در کشورهاي صنعتي از نرم افزار فوق علاوه بر مواردي که ياد شد در جاهايي که نياز به کپي کاري دقيق دارند مثل مدلسازي دندان مصنوعي در داندانپزشکي يا تهيه يک مدل آرشيوي دقيق از اشياء عتقيه يا ابنيه تاريخي و يا قطعات کوچک تزئيني استفاده ميگردد.
در کشور ما در حال حاضر تنها در تهران 3 مرکز صنعتي داراي دستگاه اسکن سه بعدي قطعات (مدل GOM) هستند.که به مراکز صنعتي خارج از سازمان خود نيز خدمات رساني ميکنند. وتنها مرکز آموزش نرم افزار فوق گروه فني و مهندسي ادونس تکنولوژي ميباشد.
جديدترين نسخه آن متعلق به سال 2005 بوده وبنام GeoMagic8 معروف است که قيمت اورجينال آن در بازار اروپا براساس قابليتهاي ارائه شده بين 15 تا 30 هزار دلار ميباشد.


http://www.fadak.us/A.database/Mechanic/learn/Learn.001/Image/Archive.0004.1.jpg

[ghasem motamedi]

نرم افزار PowerMill يکي از قدرمندترين و برجسته ترين نرم افزارهاي سريCAM مي باشد که جهت تهيه مسير حرکت ابزار در دستگاههاي CNC کاربرد دارد.در اين زمينه نرم افزارهاي ديگري نيز وجود دارند که بي شک برجسته ترين و بي رقيب ترين آنان نرم افزار PowerMill محصول شرکت Delcam ميباشد. که بعلت توانمنديهاي بي نظير و سادگي کار با آن و ارايه نتايج بي نقص در صنايع صنعتي مختلفي مثل قطعه سازي،قالب سازي، خودروسازي و هوافضا در سطح دنيا مورد استفاده قرار ميگيرد

http://www.fadak.us/A.database/Mechanic/learn/Learn.002/Image/Archive.0061.1.jpg

اين نرم افزار کاربر را قادر ميسازد با دسترسي داشتن به ابزارهاي شبيه سازي فرايند براده برداري بهترين سطح خروجي را از قطعه به دست آورده و پس از تهيه G-Code و انتقال آن به ماشين دقيقا به همان کيفيت سطح دست پيدا کنيد. اين نکته را سطوح تخت با صافي سطح بالا بيشتر نمايان ميباشد. لازم به ذکر است اگر درصدد تهيه نرم افزار فوق از شرکت سازنده آن يعني Delcam هستيد ميتوانيد با اعلام نوع ماشين ابزار خود و محدوديتهاي آن به شرکت فوق مجوز نصب محدودي که فقط جهت قابليتهاي سخت افزاري ماشين شماست را دريافت کنيد که در اين صورت هزينه خريد سي دي اورجينال آن به شدت کاهش مي يابد. اما نسخه هاي قفل شکسته مورد استفاده در بيشتر مراکز صنعتي ما داراي اين محدوديت نبوده و بصورت فول ماژول ميباشند.
PowerMill جهت پوشش دادن به گستره کاملي از دستگاههاي براده برداري حتي موارد و مسيرها و حرکتهاي خاص پيش بيني هاي لازم را انجام داده است براي مثال در شکل زير جهت داشتن يک حرکت نرم و با دقت بالاي ابزار براي براده برداري لبه هاي پره يک توربين دقيق تمهيدات لازم صورت گرفته شده است.

◄ نحوه کار در PowerMill:
اولين مرحله براي شروع يک عمليات ماشينکاري ايجاد شکل يا هندسه قطعه ميباشد که اين کار در نرم افزارهاي مدلسازي سه بعدي صورت ميگيرد و بهترين آنان که به PowerMill لينک است PowerShape ميباشد که توسط شرکت Delcam تهيه گرديده است اما با نرم افزارهاي مدلسازي مشابه نيز مثل Catia – SolidWorks ProEngineer و... نيز ميتوان هندسه شکل را ساخت.
پس از وارد کردن مدل سه بعدي حال بايد بلوک خام را جهت عمليات ماشينکاري تهيه کرد که اين کار به دو صورت دستي يا اتوماتيک قابل اجرا ميباشد. پس از اين کار ابزارهاي مورد نياز را ازنظر شکل و قطر و طول و نوع آنان از Tool DataBase نرم افزارانتخاب کنيم و سپس ميتوان فرايند ماشينکاري را با استفاده از استراتژيهاي مختلف ايجاد کنيم.
PowerMill شامل تعداد زيادي عمليات براي ماشينکاري بصورت معمولي يا High Speed ميباشد.

عمليات ماشينکاري در نرم افزار فوق با توجه به نوع فرايند و ماشين ابزار مورد استفاده به سه قسمت تقسيم ميگردد:

1- خشن کاري که شامل Area Clearnce offset-Raster ميباشد که زير مجموعه هاي زير را نيز در برميگيرد: براده برداري موافق و مخالف، براده برداري قسمتهاي خارجي مدل براي پرداخت کاري خارج قطعه،حرکات بين حفره ها و سطوح مختلف براده برداري و تعريف اتوماتيک مسير سوراخ کاري و براده برداري لبه هاي بلوک.

2-پرداخت کاري: شامل پرداخت کاري Pencil ،پرداخت کاري Pattern ، الگوهاي Raster شعاعي و مارپيچي ، فرزکاري باقيمانده، ماشينکاري z ثابت و قسمتهاي سطحي ميباشد.

3-ماشينکاري High Speed که شامل موارد پرداخت کاري گوشه ها ، فرزکاري دوراني با انحراف ابزار محورY ، پرداخت کاري 3d offset و نيز توانايي تغيير محور ماشينکاري به يک محور دلخواه و تعريف شده.

http://www.fadak.us/A.database/Mechanic/learn/Learn.002/Image/Archive.0061.2.jpg

[ghasem motamedi]

Mechanical Desktop که به اختصار MDT نیز گفته می شود، یک نرم افزار قدرتمند برای طراحی قطعات صنعتی و مدلهای سه بعدی قابل استفاده در دستگاههای CNC است.
کسی که از این برنامه استفاده می کند، باید با اصول طراحی صنعتی و مقدمات کار با AutoCAD آشنا باشد.

شامل:
- ایجاد طرحهای دو بعدی و سه بعدی
- کار با نماهای مختلف
- استفاده از صفحات طراحی
- برجسته سازی، دوران و ویرایش قطعات
- استفاده از عملگرهای Boolean
- روشهای گرد کردن و پخ زدن لبه ها
- نحوه سوراخکاری ساده و ایجاد رزوه
- ایجاد و کار در نماهای ترسیمی
- آشنایی با صفحات، محورها، نقاط کاری و مسیرهای سه بعدی
- استفاده از دستورات Sweep و Loft
- تکنیکهای پیشرفته اندازه گذاری و قید گذاری
- روشهای توقیف اجزا Feature Suppression
- ایجاد پوسته (Shell)
- کار با انواع آرایه ها
- قرینه سازی، ترکیب و تقسیم قطعات
- نحوه مونتاژ کردن قطعات (Assembling)
- ایجاد صحنه های مختلف برای یک طرح
- آشنایی با قطعات و اجزای استاندارد
- کار با نرم افزار جانبی PowerPack
- محاسبات مهندسی ممان اینرسی، خط خمش، شفت، پیچ و مهره، یاتاقان
- تحلیل تنش به روش المان محدود (FEA)
- و ...