Modern mühendislik tasarımları, yalnızca dayanım ve performans kriterleriyle sınırlı değildir. Günümüzde ürünlerin; belirsizliklere karşı dayanıklı (robust), değişken koşullarda güvenilir ve aynı zamanda optimize edilmiş olması beklenmektedir. Malzeme özelliklerindeki toleranslardan üretim sapmalarına, montaj hatalarından çevresel değişkenlere kadar birçok faktör, tasarım performansını etkiler. Bu nedenle, tasarımların yalnızca tek bir senaryoda değil, çok sayıda belirsizlik ve varyasyon altında incelenmesi gerekir.
Bu noktada OptiSLang (Optimization & Stochastic Analysis) devreye girer. OptiSLang, ANSYS ekosistemine entegre çalışan güçlü bir optimizasyon ve belirsizlik analizi aracıdır. Parametrik modelleme, duyarlılık analizi, optimizasyon, varyans tabanlı robustluk analizi ve altı sigma kalitesine yönelik güvenilirlik hesapları için kullanılır.
Bu yazıda, ANSYS–OptiSLang entegrasyonunun çalışma prensiplerini, iş akışını, kullanılan algoritmaları, endüstriyel uygulamaları, sık yapılan hataları ve doğrulama stratejilerini uzun ve detaylı bir biçimde inceleyeceğiz.
1) OptiSLang Nedir?
OptiSLang, parametrik mühendislik simülasyonları için geliştirilmiş bir optimizasyon ve robust tasarım yazılımıdır.
-
ANSYS Workbench ile doğrudan entegre çalışır.
-
Parametreleri değiştirerek binlerce senaryo otomatik çözümleyebilir.
-
İleri düzey istatistiksel yöntemlerle sonuçları değerlendirir.
-
Tasarımcıya en uygun, en güvenilir tasarım noktalarını önerir.
2) Neden OptiSLang?
-
Belirsizlik yönetimi: Malzeme toleransları, üretim sapmaları, sıcaklık değişimleri.
-
Hızlı tasarım keşfi: Binlerce senaryoyu akıllı örnekleme ile hızlı çözüm.
-
Optimizasyon: Çoklu hedefler ve kısıtlar altında optimum tasarım noktası.
-
Robustluk: Parametre varyasyonları altında güvenilirlik.
-
Karar desteği: Tasarımcıya mühendislik risklerini net şekilde gösterir.
3) ANSYS–OptiSLang Entegrasyonu
OptiSLang, ANSYS Workbench’te oluşturulan parametrik modellerle çalışır.
-
Parametre aktarımı: SpaceClaim, Mechanical, Fluent, CFX parametreleri OptiSLang’e bağlanır.
-
Workflow entegrasyonu: Sürükle–bırak yöntemiyle analiz zincirleri oluşturulur.
-
Çözüm otomasyonu: HPC ve batch çözümler desteklenir.
-
Sonuç analizi: OptiSLang sonuçlarını ANSYS Workbench tablolarına geri gönderir.
4) Parametre Yönetimi
OptiSLang, parametreleri giriş–çıkış olarak yönetir:
-
Input parametreleri: Geometri boyutları, malzeme özellikleri, yükler, sıcaklık.
-
Output parametreleri: Gerilme, deplasman, doğal frekans, ömür, verim.
Örnek: Bir şaft analizinde; giriş parametreleri çap (30–40 mm), malzeme E modülü (±5%), rulman ön yükü (15–25 kN). Çıkış parametreleri: kritik hız, maksimum yer değiştirme, güvenlik katsayısı.
5) Duyarlılık (Sensitivity) Analizi
OptiSLang’in en güçlü özelliklerinden biri global duyarlılık analizidir.
-
Parametrelerin çıktılar üzerindeki etkisini ölçer.
-
Önemsiz parametreleri eler, kritik parametreleri belirler.
-
Tasarımcıya hangi parametrelerin kontrol edilmesi gerektiğini gösterir.
Örnek: Flanş bağlantısında; cıvata ön yükü, conta sertliği ve et kalınlığı parametreleri incelendiğinde, conta sertliğinin toplam sonuç varyansına katkısı %60 bulunabilir.
6) Optimizasyon Türleri
OptiSLang farklı optimizasyon stratejileri sunar:
-
Tek amaçlı optimizasyon: Minimum ağırlık, maksimum ömür.
-
Çok amaçlı optimizasyon: Pareto ön yüzü çıkarılır (ör. hafiflik vs dayanım).
-
Kısıtlı optimizasyon: Güvenlik katsayısı > 2 koşulu altında minimum maliyet.
OptiSLang bu süreçte genetik algoritmalar (GA), evolüsyonel stratejiler, gradient-based yöntemler ve metamodel tabanlı optimizasyon kullanır.
7) Robust Tasarım (Dayanıklılık)
OptiSLang’in en kritik yönü, robustluk analizidir.
-
Parametre varyasyonları ± toleransla modele girilir.
-
Monte Carlo veya Latin Hypercube gibi yöntemlerle dağılım simülasyonu yapılır.
-
Sonuçların istatistiksel dağılımı çıkarılır.
-
Tasarımın %95 güven seviyesinde güvenli olup olmadığı test edilir.
Örnek: Bir türbin kanadında; malzeme yoğunluğu ±%3 varye edildiğinde doğal frekansın hâlâ 200 Hz üzerinde kalıp kalmadığı incelenir.
8) Güvenilirlik Analizi
OptiSLang, mühendislikte yaygın kullanılan güvenilirlik indekslerini hesaplar:
-
Beta index (Hasarsızlık olasılığı).
-
Altı sigma yaklaşımı (6σ kalite hedefi).
-
Arıza olasılığı (Probability of Failure, POF).
9) Yanıt Yüzeyi ve Metamodelleme
OptiSLang, binlerce çözümü doğrudan yapmak yerine metamodel yöntemleri kullanır.
-
Kriging modelleri.
-
Polinom regresyon modelleri.
-
Support Vector Regression (SVR).
Bu sayede, karmaşık sistemler daha hızlı taranır.
10) Uygulama Örneği: Basınçlı Kap
-
Parametreler: Et kalınlığı, malzeme elastisite modülü, iç basınç.
-
Amaç: Minimum ağırlık.
-
Kısıt: Von Mises < 250 MPa.
-
Robustluk: Malzeme özellikleri ±5% varye edildiğinde güvenlik katsayısı >1.8 kalmıştır.
11) Uygulama Örneği: Şaft–Rulman Sistemi
-
Parametreler: Rulman ön yükü, şaft çapı, rulman aralığı.
-
Amaç: Kritik hızın 12.000 rpm üzerinde olması.
-
Robustluk: Montaj toleransları ±0.05 mm varye edildiğinde kritik hız hâlâ güvenli bölgede kalmıştır.
12) Endüstride Kullanım Alanları
-
Otomotiv: Çarpışma simülasyonlarında belirsizlik analizi.
-
Havacılık: Türbin kanadı optimizasyonu.
-
Enerji: Türbin gövdesi yorulma ömrü robustluğu.
-
İnşaat: Depreme dayanıklı yapı tasarımları.
-
Makine imalatı: Pres–kalıp dayanıklılık analizleri.
13) Sık Yapılan Hatalar
-
Yetersiz parametre seti kullanmak.
-
Monte Carlo için çok az örnek kullanmak.
-
Yanıt yüzeyini düşük doğrulukla oluşturmak.
-
Güvenilirlik analizini atlamak.
14) Doğrulama Stratejileri
-
OptiSLang sonuçları ANSYS tam çözümleriyle karşılaştırılmalı.
-
İstatistiksel güvenilirlik değerleri literatürle kontrol edilmeli.
-
Deneysel sonuçlarla korelasyon sağlanmalı.
Sonuç
OptiSLang entegrasyonu, ANSYS simülasyonlarını klasik deterministik analizlerden çıkarıp belirsizlik ve optimizasyon dünyasına taşır. Tasarımlar yalnızca nominal değerler için değil, toleranslar ve değişkenler altında güvenilirlikleriyle değerlendirilir.
Doğru stratejilerle OptiSLang:
-
Tasarımları daha güvenilir hale getirir,
-
Üretim risklerini azaltır,
-
Optimum noktaları bulur,
-
Karar vericilere mühendislik risklerini net şekilde sunar.
Yanlış stratejiler ise güvenilirlik analizini eksik bırakır, sahada beklenmedik arızalara yol açabilir.
Sonuç olarak; ANSYS–OptiSLang entegrasyonu, günümüz mühendislik dünyasında dayanıklı tasarımın (robust design) vazgeçilmez aracıdır.
Modelleme, günümüzde yalnızca tasarım süreçlerinin bir parçası değil; aynı zamanda düşünce biçimlerini dönüştüren, analiz kabiliyetini artıran ve fikirleri görünür kılan güçlü bir araç olarak öne çıkıyor. Mimarlıktan mühendisliğe, oyun tasarımından veri görselleştirmeye kadar birçok alanda modelleme, karmaşık yapıları anlaşılır hale getirmek ve çok boyutlu düşünmek için kullanılıyor. Bireyin bir fikri somutlaştırma yolculuğunda modelleme, hem yaratıcı hem de sistematik bir yol sunuyor.
Bu platformda modellemeye tek bir açıdan yaklaşmıyoruz. Üç boyutlu (3D) modelleme elbette temel başlıklardan biri; ancak mimari modelleme, endüstriyel ürün tasarımı, karakter modelleme, veri ve sistem modelleme, parametrik tasarım gibi çok daha geniş bir çerçeveyi kapsıyoruz. Amacımız yalnızca teknik bilgi vermek değil; aynı zamanda modelleme pratiğinin arkasındaki düşünsel yapıyı, yöntemleri ve farklı disiplinlerdeki uygulama biçimlerini de görünür kılmak. Böylece bu alanla ilgilenen herkes, sadece nasıl yapılacağını değil, neden ve hangi bağlamda yapıldığını da anlayabiliyor.
Akademik bir yaklaşımla hazırlanan bu site, hem öğrenmek isteyenlere hem de bilgisini derinleştirmek isteyen profesyonellere hitap ediyor. Teknik içerikler, güncel yazılım önerileri, örnek projeler ve yöntem yazılarıyla zenginleştirilmiş bir yapı sunuyoruz. Modelleme, yalnızca bilgisayar destekli bir üretim süreci değil; aynı zamanda düşüncenin yeniden yapılandırılmasıdır. Bu doğrultuda, hem uygulamaya hem de teoriye dokunan içeriklerle, farklı alanlardaki modelleme meraklılarını ortak bir bilgi zemini etrafında buluşturmak istiyoruz.
