Z88 FEM software
Z88 परिमित तत्व विधि (FEM) और टोपोलॉजी अनुकूलन के लिए एक सॉफ्टवेयर पैकेज है। बायरुथ विश्वविद्यालय में फ्रैंक रीग के नेतृत्व में एक टीम ने 1985 में विकास शुरू किया और अब सॉफ्टवेयर का उपयोग कई विश्वविद्यालयों के साथ-साथ छोटे और मध्यम आकार के उद्यमों द्वारा किया जाता है। Z88 एक रैखिक दृष्टिकोण के साथ दो और तीन आयामी तत्व प्रकारों की गणना करने में सक्षम है। सॉफ्टवेयर पैकेज में कई सॉल्वर और दो पोस्ट-प्रोसेसर हैं और यह माइक्रोसॉफ्ट विंडोज, मैक ओएस एक्स और यूनिक्स/लिनक्स कंप्यूटरों के लिए 32-बिट और 64-बिट संस्करणों में उपलब्ध है। 2007 में किए गए बेंचमार्क परीक्षणों ने वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर के बराबर प्रदर्शन दिखाया। इतिहास और कार्यात्मकताओं का अवलोकन सॉफ्टवेयर को फ्रैंक रीग द्वारा विकसित किया गया था, जो बायरुथ विश्वविद्यालय में इंजीनियरिंग डिजाइन और सीएडी के प्रोफेसर हैं। मूल रूप से फोरट्रान 77 में लिखे गए इस कार्यक्रम को 1990 के दशक की शुरुआत में प्रोग्रामिंग भाषा सी में पोर्ट किया गया था। परिमित तत्व विश्लेषण के लिए दो कार्यक्रम हैंः जेड88ओएस (वर्तमान संस्करण 15) जीएनयू जनरल पब्लिक लाइसेंस के तहत स्रोत कोड सहित मुफ्त सॉफ्टवेयर के रूप में उपलब्ध है। कार्यक्रम की मॉड्यूलर संरचना और स्रोत कोड की खुली उपलब्धता के कारण अनुकूलित एक्सटेंशन और ऐड-ऑन और कई विशेष केस 2डी और 3डी निरंतरता तत्वों (जैसे। अनिसोट्रोपिक खोल तत्व) उपयोगकर्ताओं द्वारा विकसित किया गया था। Z88Aurora (वर्तमान संस्करण 5.0) ने मूल रूप से Z88 परिमित तत्व विश्लेषण कार्यक्रम के उपयोगकर्ता इंटरफेस का वर्णन किया। कई परिवर्धनों और आगे के विकास के बाद अब इसमें Z88OS की तुलना में कार्यात्मकताओं की एक बड़ी श्रृंखला शामिल है। Z88Aurora फ्रीवेयर है, हालाँकि स्रोत कोड सार्वजनिक रूप से उपलब्ध नहीं है। 2014 से दो एंड्रॉइड ऐप भी उपलब्ध हैंः जेड88टीना एंड्रॉइड स्मार्टफोन और टैबलेट के लिए एक फ्रीवेयर एफ. ई. ए. प्रोग्राम है। Z88Tina का उपयोग करके न केवल ट्रस और बीम की गणना करना संभव है, बल्कि समतल तनाव तत्वों, प्लेटों और टोरी जैसे निरंतर तत्वों की भी गणना की जा सकती है। Z88मोबाइल सभी Z88 उत्पादों की तरह मुफ़्त है। यह ऐप दो अलग-अलग मोड (बुनियादी और उन्नत) प्रदान करता है और इसमें एक टच इंटरफेस है। उत्पाद परिवार 2016 से टोपोलॉजी अनुकूलन के लिए एक सॉफ्टवेयर द्वारा समर्थित हैः Z88Arion टोपोलॉजी अनुकूलन के लिए एक मुफ्त कार्यक्रम है और गणना के लिए तीन अलग-अलग एल्गोरिदम प्रदान करता है (ओसीः इष्टतमता मानदंड, एसकेओः सॉफ्ट किल विकल्प, टीओएसएसः कठोरता और तनाव के लिए टोपोलॉजी अनुकूलन)। Z88 औरोरा Z88 औरोरा के वर्तमान संस्करण की कार्यात्मकताओं में कई गणना मॉड्यूल शामिल हैंः रैखिक स्थैतिक विश्लेषण के मामले में यह माना जाता है कि परिणाम लागू बलों के समानुपाती है। अरैखिक विश्लेषण का उपयोग अरैखिक ज्यामिति और अरैखिक सामग्री के लिए किया जाता है। थर्मल और थर्मोमैकेनिकल विश्लेषणों का उपयोग करके न केवल तापमान या गर्मी की धाराओं के बारे में परिणामों की गणना करना संभव है, बल्कि थर्मोमैकेनिकल विस्थापन और तनाव भी संभव है। प्राकृतिक आवृत्ति अनुकरण प्राकृतिक आवृत्तियों और परिणामी दोलनों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। एक संपर्क मॉड्यूल परस्पर क्रिया करने वाले भागों और संयोजनों का अनुकरण करना संभव बनाता है। एक एकीकृत भाग प्रबंधन उपकरण सभाओं को प्रभावी ढंग से संभालने में सक्षम बनाता है। एक चिपके हुए कनेक्शन या घर्षण-मुक्त कनेक्शन का अनुकरण करने के विकल्प हैं और संपर्क विचलन (संपर्क का प्रकारः नोड-सतह-, या सतह-सतह-संपर्क), गणितीय लागू करने की विधि (लैग्रेंज विधि, विचलित लैग्रेंज विधि या दंड विधि) और संपर्क कठोरता की दिशा (सामान्य या स्पर्शरेखा दिशा) को संपर्क सेटिंग्स के माध्यम से बदला जा सकता है। यह मॉड्यूल केवल रैखिक या द्विघात आकार कार्यों के साथ टेट्राहेड्रॉन और हेक्साहेड्रॉन का समर्थन करता है। इसके अतिरिक्त मॉड्यूल केवल रैखिक यांत्रिक शक्ति विश्लेषण के लिए उपलब्ध है। चाहे किसी भी मॉड्यूल का चयन किया गया हो, Z88 औरोरा का उपयोग करके परिमित तत्व विश्लेषण को तीन क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता हैः प्री-प्रोसेसर, सॉल्वर (प्रोसेसर) और पोस्ट-प्रोसेसर। प्री-प्रोसेसर एफ. ई. मॉडल बनाता है। जेड88 औरोरा के उपकरणों का उपयोग करके और ट्रस और बीम जैसे संरचनात्मक तत्वों का उपयोग करके या तो सीधे सॉफ्टवेयर के अंदर संरचना का निर्माण करना संभव है या एक मॉडल को कई फ़ाइल प्रारूपों से आयात किया जा सकता है। ज्यामिति को एस. टी. पी. फाइलों (*. एस. टी. पी.), एस. टी. एल. फाइलों को ए. एस. सी. आई. आई. या द्विआधारी प्रारूप (*. एस. टी. एल.) या ऑटोकैड फाइलों (*. डी. एक्स. एफ.) से आयात किया जा सकता है, जबकि एफ. ई. संरचना डेटा को एन. ए. एस. टी. आर. ए. एन. फाइलों (*. एन. ए. एस.), ए. बी. ए. क्यू. यू. एस. फाइलों (*. आई. एन. पी.), ए. एन. एस. वाई. एस. फाइलों (*. ए. एन. एस.) या सी. ओ. एस. एम. ओ. एस. फाइलों (*. सी. ओ. एस.) से आयात किया जा सकता है। जेड88 औरोरा में कुल 25 अलग-अलग तत्व प्रकार होते हैं, जिनमें 2डी तत्व (ट्रस, बीम, प्लेन स्ट्रेस तत्व, शाफ्ट तत्व, टोरस तत्व) और 3डी तत्व (ट्रस, बीम, रैखिक और द्विघात टेट्राहेड्रॉन और हेक्साहेड्रॉन) शामिल हैं। दो ओपन सोर्स मेशर (टेटजेन, डॉ। हैंग सी (डब्ल्यू. आई. ए. एस. बर्लिन) और एन. ई. टी. जी. ई. एन., प्रो. जोआचिम शोबरल (टी. यू. वी. एन.) द्वारा टेट्राहेड्रॉन जाली उत्पन्न करते हैं। मौजूदा टेट्राहेड्रॉन जाली (रैखिक और द्विघात) के लिए एक टेट्राहेड्रॉन रिफाइनर, सुपररेलमेंट संरचनाओं (हेक्साहेड्रॉन, गोले, आदि) के लिए एक मानचित्रित जाली। ), एक शेल थिकनर जो 2डी शेल तत्वों से कॉलम शेल बनाता है और एक ट्रिमिंग फ़ंक्शन मॉडल को परिष्कृत करने का काम करता है। सेट प्रबंधन सीमा शर्तों को लागू करने, सामग्री को परिभाषित करने आदि के लिए सतहों, नोड्स और तत्वों के आसान चयन को सक्षम बनाता है। सामग्री डेटाबेस में 52 पूर्व-परिभाषित सामग्री हैं और यह संपादन योग्य है और इसे आसानी से बढ़ाया जा सकता है। ग्राफिकल यूजर इंटरफेस का उपयोग करके विभिन्न सीमा स्थितियों जैसे बल, विस्थापन, दबाव और तापीय स्थितियों को लागू किया जा सकता है। सॉल्वर चयनित गणना मॉड्यूल के आधार पर विस्थापन, तनाव, तापमान और नोडल बलों की गणना करता है। रैखिक परिमित तत्व विश्लेषण के लिए चार संख्यात्मक सॉल्वर उपलब्ध हैंः तथाकथित जेनिंग्स भंडारण के साथ एक प्रत्यक्ष चोल्स्की सॉल्वर, जो ट्रस और बीम से बनी छोटी और मध्यम संरचनाओं के लिए उपयोगी (क्योंकि तेज) है, मध्यम संरचनाओं के लिए एक प्रत्यक्ष बहु-सीपीयू विरल मैट्रिक्स सॉल्वर और बड़ी एफई संरचनाओं के लिए विरल मैट्रिक्स भंडारण का उपयोग करके दो अलग-अलग पूर्व-शर्त पुनरावृत्ति सॉल्वर। स्थिर तापीय या थर्मोमैकेनिकल गणनाओं में पुनरावृत्ति समाधानक या प्रत्यक्ष बहु-कोर समाधानक का उपयोग किया जाता है। अरैखिक गणना एक विशेष पुनरावृत्ति समाधानक लागू करके की जाती है। प्राकृतिक आवृत्ति अनुकरण लैंक्ज़ोस प्रक्रिया का उपयोग करता है। पोस्ट-प्रोसेसर का उपयोग करके परिणामों की कल्पना की जाती है। केवल प्रासंगिक खंडों को देखने के लिए परिणामों को फ़िल्टर करना या भाग को क्लिप करना संभव है। विशिष्ट परिणामों को पाठ या सी. एस. वी. प्रारूप में निर्यात किया जा सकता है और विश्लेषण कार्य एकल नोड से संबंधित परिणामों के प्रदर्शन की अनुमति देता है। इसके अलावा, विकृत संरचना का उपयोग अन्य अनुप्रयोगों में एसटीएल फ़ाइल में निर्यात करके किया जा सकता है। सॉफ्टवेयर संदर्भ-संवेदनशील ऑनलाइन सहायता के साथ एक विंडोज यूजर इंटरफेस के साथ आता है। हैंडबुक उपलब्ध हैं, जो उदाहरणों का उपयोग करते हुए Z88 और Z88 औरोरा के उपयोग का प्रदर्शन करती हैं। फ्रीवेयर विंडोज, लिनक्स और ओएस एक्स के लिए उपलब्ध है। Z88Arion टोपोलॉजी अनुकूलन एक पूर्व-परिभाषित स्थान के भीतर अपने टोपोलॉजी वर्ग को बदलकर दिए गए लक्ष्य कार्य के लिए एक मौजूदा संरचना को अनुकूलित करके किया जाता है। उपयुक्त स्थानों पर सामग्री को हटाकर एक इष्टतम संरचना बनाई जाती है। टोपोलॉजी अनुकूलन का लक्ष्य आभासी उत्पाद विकास प्रक्रिया के भीतर परिभाषित लागू बलों और सीमा स्थितियों के तहत एक इष्टतम संरचना का स्वचालित निर्माण है। एक प्रारूप मॉडल आधार प्रदान करता है। विस्थापन, तनाव और प्राकृतिक आवृत्तियों और दोलनों की गणना एक संरचनात्मक विश्लेषण के माध्यम से की जाती है और अनुकूलन प्रक्रिया द्वारा ध्यान में रखा जाएगा। यह इस बिंदु पर है कि अनुकूलन प्रक्रिया के लिए सटीक मॉडल और डिज़ाइन चर परिभाषित किए गए हैं। न केवल लक्ष्य कार्य बल्कि सीमा शर्तों और प्रतिबंधों को भी यहाँ परिभाषित किया गया है। अनुकूलन समस्या को एक एल्गोरिथ्म द्वारा हल किया जाता है जो डिज़ाइन चर की विविधताओं को दोहराता है। परिणाम एक बेहतर प्रारूप मॉडल है, जो एक ही प्रक्रिया से गुजरता है जब तक कि एक इष्टतम प्रारूप, तथाकथित डिजाइन सुझाव प्राप्त नहीं हो जाता है। टोपोलॉजी अनुकूलन के लक्ष्य के आधार पर दो अलग-अलग विधियों का चयन किया जा सकता हैः इष्टतमता मानदंड (ओ. सी.) सॉफ्ट किल विकल्प (एस. के. ओ.) कठोरता और तनाव के लिए टोपोलॉजी अनुकूलन (टी. ओ. एस. एस.) ओ. सी. विधि एक डिज़ाइन सुझाव उत्पन्न करती है जिसमें पहले से परिभाषित सापेक्ष मात्रा के संबंध में अधिकतम कठोरता होती है। एस. के. ओ. प्रक्रिया अधिकतम शक्ति के लिए अनुकूलित करती है। टी. ओ. एस. एस. एल्गोरिदम को विशेष रूप से बेयरुथ विश्वविद्यालय में विकास दल द्वारा विकसित किया गया था और इसे ओ. सी. विधि की उन्नति के रूप में समझा जा सकता है। यह ओ. सी. की एक संकर प्रक्रिया है और एक तथाकथित एस. के. ओ. विधि (सॉफ्ट किल विकल्प) है और ओ. सी. विधि के परिणामस्वरूप इष्टतम कठोर संरचना का उपयोग करती है और इसे तनाव-अनुकूलित डिजाइन सुझाव बनाने के लिए एक आधार के रूप में उपयोग करती है। ऐसा करने के लिए सामग्री को अधिक तनाव वाले क्षेत्रों में जोड़ा जाता है और कम तनाव वाले क्षेत्रों में हटा दिया जाता है। निर्धारित डिजाइन प्रस्ताव पोस्टप्रोसेसर में प्रदर्शित किया जाता है। उदाहरण के लिए, उपयोगकर्ता विभिन्न पुनरावृत्तियों को देख सकता है और प्रस्तुति सीमाओं को बदल सकता है। इसके अलावा, Z88Arion V2 के बाद से, अन्य कार्यक्रमों में अनुकूलित भाग का प्रत्यक्ष पुनः उपयोग सुनिश्चित करने के लिए परिणामी संरचना को सुचारू बनाना और इसे STL के रूप में निर्यात करना संभव है। Z88Aurora के लिए एक सीधा इंटरफेस भी है। शिक्षण और अनुसंधान में अनुप्रयोग अनुप्रयोग Z88 का उपयोग 1998 से बायरुथ विश्वविद्यालय में इंजीनियरिंग छात्रों को शिक्षित करने के लिए किया जाता रहा है। संरचना के हाथ से निर्माण और सीमा स्थितियों के अनुप्रयोग की संभावना एफ. ई. एम. सॉफ्टवेयर के कार्य का एक सरल दृश्य बनाने में सक्षम बनाती है। ओपन फाइल स्रोतों के कारण सॉफ्टवेयर का उपयोग एफ. ई. क्षेत्रों में अनुसंधान उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है और व्यक्तिगत आवश्यकताओं के अनुरूप संशोधित किया जा सकता है। अन्य में, Z88 का उपयोग विश्वविद्यालय रेवेन्सबर्ग-विंगार्टन, आयोनिना विश्वविद्यालय, पेन स्टेट विश्वविद्यालय, यूनिवर्सिडैड डी ब्यूनस आयर्स, कैग्लियारी विश्वविद्यालय, मेरिबोर विश्वविद्यालय और ज़ोंगुलदक कैरेल्मास विश्वविद्यालय में अनुसंधान और शिक्षण के लिए किया जाता है। इसके अतिरिक्त Z88 का उपयोग डार्मस्टैड, हैम्बर्ग-हारबर्ग, म्यूनिख, कार्लस्रुहे, बर्न और बीजिंग (अन्य के बीच) विश्वविद्यालयों में डिग्री थीसिस के लिए किया गया है। इसके अलावा, Z88 का उपयोग करने वाली दो पाठ्यपुस्तकें हैं। इनजेनियोर के लिए परिमित तत्व विश्लेषणः एन लीच्ट वर्स्टैंडलिचे इनफुह्रुंग की 6000 से अधिक प्रतियां बिक चुकी हैं। इस पाठ्यपुस्तक को सीमित तत्व विश्लेषण के प्रवेश-स्तर के उपयोगकर्ताओं के लिए डिज़ाइन किया गया है और उपयोगकर्ता को अपनी प्रणाली पर पुस्तक में दिखाए गए उदाहरणों का पालन करने के लिए Z88 के रूप में उपयोग किया जाता है। डेकर (19वां संस्करण) की पुस्तक मास्चिनेनेलमेंटे-फंकशन, गेस्टाल्टुंग उंड बेरेचनंग में सीमित तत्व विश्लेषण के साथ मशीन तत्वों की गणना सिखाने के लिए Z88 के साथ व्यावहारिक अनुप्रयोगों का उपयोग किया गया है। उद्योग में अनुप्रयोग मुक्त स्रोत दृष्टिकोण के कारण कई अनुप्रयोग Z88 समाधानक, इसके प्लॉट आउटपुट आदि का उपयोग करते हैं। अन्य चीजों के अलावा Z88 को भवन निर्माण में कांच के पैन पर बिंदु केंद्रित और रैखिक भार की गणना करने के लिए एक कार्यक्रम में अनुकूलित किया गया है। यंग के मापांक और लकड़ी की लचीली ताकत को निर्धारित करने के लिए दिनचर्या को लागू किया गया है और दबाव वाहिकाओं की गणना के लिए एक उप-अनुप्रयोग विकसित किया गया है। जेड88 का उपयोग करने वाली कंपनियों के उदाहरण हैं बोइंगः मिसाइल डिफेंस सिस्टम (यूएसए), टेलीडेन ब्राउन इंजीनियरिंग (यूएसए), विनिमैक कॉइल स्प्रिंग इंक. (यूएसए), डबल डी डिज़ाइन लिमिटेड (न्यूजीलैंड), रिंगस्पैन जीएमबीएच (जर्मनी), केटीआर कुप्लुंगस्टेक्निक जीएमबीएच (जर्मनी) और न्यूसन हाइड्रोटेक जीएमबीएच (ऑस्ट्रिया)। स्रोत कोड की उपलब्धता और इस प्रकार लागू एल्गोरिदम और सामग्री मॉडल की पारदर्शिता Z88 को नैस्ट्रान और एबीएक्यूएस जैसे वाणिज्यिक उपकरणों के लिए एक संदर्भ सॉफ्टवेयर के रूप में आदर्श बनाती है। साहित्य फ्रैंक रीग, रीनहार्ड हैकेन्सचमिड्ट, बेटिना अल्बेर-लाकंटः इंजीनियरों के लिए परिमित तत्व विश्लेषणः Z88 औरोरा के साथ मूल बातें और व्यावहारिक अनुप्रयोग। हैंसर फचबुचवेर्लाग, मुंचेन/वेन 2014,5वां संस्करण,। कार्ल-हेंज डेकरः मास्चिनेनेलेमेंट-फंकशन, गेस्टाल्टंग एंड बेरेचनंग। हैंसर फचबुचवेर्लाग, मुंचेन/वेन 2014,19. औफलेज,। फ्रैंक रीगः Z88-सीमित एलिमेंट सिस्टम। बाहरी लिंक बायरुथ विश्वविद्यालय द्वारा आधिकारिक वेबसाइट Z88 उपयोगकर्ता मंच CAD.DE इंजीनियरिंग डिजाइन और CAD विभाग द्वारा; बायरुथ संदर्भ विश्वविद्यालय में फ्रैंक रीग कंप्यूटर-एडेड इंजीनियरिंग लिनक्स सॉफ्टवेयर विंडोज सॉफ्टवेयर मैकओएस सॉफ्टवेयर