_{оригінал публікації від 2020.05.08 на 3дтудей. Те що нижче, майже автотранслейт.}

Ну, для початку хочеться сказати, що дійсно – заголовок дещо дивний і віддає “відвертою жовтизною”, “клікбейтом” і спробами “зловити хайп”. Але, я сподіваюся, що впродовж розкриття теми стане зрозумілим, чому замітка названа так.

А поки що почнемо з “усього хорошого проти всього поганого”. І в якості такого «хорошого» – ось один із прикладів отриманих за допомогою цієї технології/інструментарію:

Слід сказати, що приклад досить непоганий та успішний. Якщо Ви (раптом) не бачили цієї штуки, то її автором є Павло Медведєв (автор ютуб каналу «Дядя Паша» , про Fusion 360, а також відповідного телеграм чату *). З цією штукою він доповідався на Autodesk University Russia 2019 “Generative Design Спорт и металл”, на мероприятии фестивалю 3д тудей, де проводив мастер-класс і приймав участь в доповідях.

_{.*) ютуб канал та чат є російськомовними. Павло Мєдвєдєв є росіянином який нещодавно виїхав до Сакартвело. Я в тому чаті як і в деяких інших був одним з адмінів. Але поведінка Павла а в подальшому і нового адмінскладу з тим, що “вважається політикою а що ні”, а також відсутність явної позиції (навіть коли він опинився в країні де йому нічого не загрожує) і спроби бути “вище політики” і “добрим до усіх” мене не влаштовують. Це мої питання, але для мене це важливо. Тому для чесності я залишив всі текстові відсилки на автора, але додав цей дісклеймер і видалив гіпертекстові посилання)}

Якщо ви захочете більше розібратися з тим, що це за деталь, звідки вона, навіщо вона така й ін. пошукати презентацію. Ну, а я піду далі в оповіданні і далі нерідко скорочуватиму Generative Design до GD (а також ГД).

Деталь, як і ряд інших проектів Павла з використанням Autodesk Generative Design for Autodesk Fusion 360, – хороший приклад того, як ефективно може працювати технологія в правильних руках. Для популяризації цієї теми він почав довгограючий проект, але то таке.

Тепер два питання. Напевно, першим піде: «а до чого тут автор замітки?» (тобто я), друге: «а що не так?» (якщо все працює).

Невеликий екскурс в історію. Наприкінці 2019 року Autodesk дав доступ до технології Generative Design практично всім охочим. Якщо чесно, то я дуже давно хотів познайомитися з цією штукою, ще з часів Project Dreamcatcher.  Я подавав заявки на “закриті” та “відкриті” альфа та бета тестування, на роботу з відкритим для широкої публіки продуктом, що увійшов до складу (на той момент) продукту NetFabb…. Все було марно – у доступі мені щоразу відмовляли. У мене є сумна історія наповнена сльозами, що може пояснити цей факт, але їй тут не місце. Важливо те, що рано чи пізно продукт виходить на настільки широку публіку, що вже мені ніхто не може завадити (злісний гомеричний сміх за кадром).

Загалом, як тільки я нарешті отримав доступ до технології, я поліз із нею знайомитися (_{було посилання на відео, яке зараз вже недоступне}). До того моменту вже було достатньо оглядів, багато маркетингових матеріалів, але я спеціально дивився тільки ті матеріали, що не стосуються технічної сторони. Бо технічну складову я люблю “розбирати” самостійно. І ось я почав потроху “мучити” GD (Generative Design) від Fusion. “Знущань” (над фьюжем та ГД) було багато, у відео лише їх початок. Здебільшого це через те, що такі знущання вимагали дуже багато часу на видачу рішення і подальшу перевірку. Приблизно 300 годин на все, то ж воно просто не записувалося. А результати очікували моменту, коли я робитиму підсумкові відео/статтю.

Але окрім тестових завдань, з якими я знущався з програми, мені було цікаво покрутити й чужі проекти. Ось тут ми з Павлом в черговий раз перетнулися, і я попросив доступ до його проектів генеративки.

Аудиторія 3D Today (_{нагадаю що текст писався для цього порталу}), швидше за все, зі мною практично не знайома, але я досить довгий час був постійним гостем і багатьох онлайнових ресурсів, і офлайнових заходів, де займався популяризацією САПРу в цілому, та розрахункового напряму зокрема. Бо, по суті, я спеціаліст саме з розрахунків на міцність конструкцій, і щось “поламати” (чи то деталь чи продукт-софт) для мене тільки в кайф. Як і поділитися згодом цими знаннями (але про це, напевно пізніше).

Отже… Отримав доступ до проектів Павла (спочатку тільки до результатів генерації, потім і до проектів повністю), ми з ним обговорили постановку завдань (тобто: що звідки бралося і нащо це робилося). І я поліз перевіряти результати роботи модуля генеративного дизайну. На першому кроці все в тому ж Fusion 360, тільки тепер вже в модулі Simulation. А потім все те саме і в більш заточеному під розрахунки продукті – ANSYS.

Для перевірки я повторив усі розрахункові умови, які були в постановці задачі на генерацію…. плюс створив кілька додаткових розрахунків, у яких уточнював нюанси, що мені не подобалися як гурману-розраховувачу (а саме поміняв тип закріплень).

Дивно, але факт виявився фактом – деталь працювала в обох типах постановки і цілком адекватно. Рівно так, як і запитувалося під час генерації.

Хто б інший на цьому і зупинився, але, як я вже говорив, я параноїк у розрахунках на міцність, і підсумкова модель мене бентежила деякими моментами. Я не буду говорити про газодинаміку та інше, я скажу за стійкість. Є такий термін (у нього, щоправда, є ще безліч варіантів назви).

Зазвичай ось ця сама стійкість згадується, коли є довгі тонкі (або тонкостінні) штуки, навантажені стисненням. Більше інформації про те, як довжина впливає на ту саму стійкість, можна подивитися в довгому відео тут:   “Eigenvalue Buckling. Линейная потеря устойчивости при сжатии. Ansys Workbench” (Відео нажаль видалене, як і всі російськомовні, коли зроблю його заміну – тут буде посилання)

Довгих і тонких штук у конструкції – більш ніж достатньо. Тип навантаження – складний, через те що моделювали купу різних варіантів поведінки, грубо кажучи, Поліщука… на моцациклі (с). Передбачити, в якому місці буде розтягнення, а де, не дай “Опір Матеріалів”, стиснення – неможливо….

Ну не те щоб зовсім неможливо… але навіщо?, коли є тип розрахунку “Stractural Buckling” – якраз на ту саму втрату стійкості. Власне, якщо подивитися на скрін (рис. 2) в необрізаному варіанті, то більша частина розрахунків – це якраз вони, – баклінги. А все через те, що в статику можна запхати безліч варіантів навантаження і одночасно їх розрахувати, а в стійкості (в баклінгу) тільки один на задачу.

Ось тут на мене чекав ще один “облом”, бо втрати стійкості не було. Конструкція цілком робоча.

Чи можна вважати цей висновок остаточним і радіти життю? На жаль, не зовсім. По-перше, ми все це розглядаємо на одній конкретній деталі. При цьому ретельно обраній самим користувачем з усіх запропонованих варіантів. А їх було багато:

І якщо ми почнемо перевіряти всі варіанти, то на ту ж стійкість пройдуть аж ніяк не всі результати роботи модуля GD….

Візьмемо, наприклад, варіант “Study 7 MaxFine”.

Не найгірший з варіантів (з точки зору співвідношення довжина/площа перерізу). Проте в нього є певні проблеми

У підсумку виходить, що з деякі варіантів ГД проходять за критерієм міцності, але можуть не пройти за стійкістю на низці навантажень (на основі яких вони “зпроектовані”). Це відбувається через те, що запас за стійкістю буде меншим від запасу за міцністю (зокрема тієї межі, що закладено в проєкт). При цьому сам GD, Вам ні про що таке не повідомляє – це треба перевіряти окремо. Утім, як і багато іншого, але про це пізніше.

Фраза запас за стійкістю менший, ніж запас за напруженнями, для багатьох, хто не стикається з розрахунками, може бути досить дивною. Яка різниця запас 2, 1.7 або навіть 1.3, якщо обидві цифри явно більші за 1. Тим паче, що самі навантаження теж скоріш за все закладено із запасом.

Зараз не буду говорити про “числову похибку” та інші “розумності”, а торкнуся зовсім іншого питання. Той запас, що закладається в напруження, може бути пов’язаний з кількома факторами – наприклад, з багатоцикловою втомою. Під час експлуатації виробу в перегонах різні варіанти навантажень багато разів повторюються, і ламається виріб не від того, що напруження більша за межу міцності для початкового матеріалу (це якщо грубо), а від того, що там накопичилися мікротріщини, і та сама межа міцності знизилася. І вона може знизитися в 2, 3 і навіть 30 разів. Для більшості конструкцій все ж зазвичай 1.5…5 разів, тому і встановлюють додатковий запас. У цьому разі початковий запас у 2 рази (під час проектування виробу) цілком виправданий, і це означає, що зазвичай навантаження не будуть більшими за половину (50%) від того, що потрібне для негайної поломки деталі (але при меньшому запасі воно все одно зламається раніше ніж треюа). А для втрати стійкості потрібно, щоб навантаження було близько 75% від заданого. Тобто в цьому випадку – втрата стійкості не страшна.

Але трохи вище я писав, що це не єдина причина, чому навантаження задають більшим, або чому встановлюють запас. Річ у тім, що ця деталь стоїть на спортивному мотоциклі, на якому навантаження можуть змінюватися дуже різко. В тих розрахунках, що ми робимо, ми робимо вигляд, що вони постійні – статичні. А вони мінливі – динамічні. Ось для того, щоб це врахувати, і вводять запас на коефіцієнт динамічності.

Однак тут є кілька проблем. У реальності, навіть якщо величина навантаження нам відома, характер мінливості цього навантаження може мати дуже різний вигляд залежно від того, наскільки швидко воно (навантаження) змінюється (“Порівнюємо результати розрахунку статики і динаміки. ANSYS Workbench” – _{це відео видалене і потребує додаткового запису}). Тобто, припускаючи, що коефіцієнту запасу 2 нам вистачить, ми можемо щиро прикрашати ситуацію (приблизно як студент, який жодного разу не був на парах в інституті, нічого не вчив, але вважає, що вигуків “Халява, прийди!” достатньо для успішного закриття сесії).

Однак це не є найгіршим з того, що може бути в цій ситуації. Найгіршим є те, що:

• і навантаження в піку може досягати (нехай і короткочасно) набагато вищих значень, і те, що
• в динаміці складна конструкція працює не всією геометрією (як в статичних розрахунках, а тільки найбільш податливою для даного випадку частиною.

Усі ці речі GD не враховує. Ба більше – в Autodesk Fusion 360 немає нормального інструментарію ані для перевірки втоми, ані для перевірки динаміки…

Так, там є тип аналізу: “Modal Frequency” (_{тут були посилання на відео з перекладом хелпу, і коли зроблю аналог – знов будуть}). І він якраз може показати те, як тонкі стрижні в динаміці можуть працюватим окремо від товстих частин (тобто можна побачити різницю зі статикою). Але немає можливості перевірити, чи буде таке в реальності (при конкретному навантаженні).

Так, там є тип розрахунку “Event Simulation”, який начебто і є прикладом тих самих динамічних розрахунків (_{тут були посилання на відео з перекладом хелпу, і коли зроблю аналог – знов будуть}), але в більшості випадків вони (розрахунки в цьому інструменті) Вам поки, що не допоможуть, це зовсім для іншого.

Приклад того, коли частини конструкції починають поводитися окремо, показано нижче (синє – не коливається взагалі, і є “роздільником”, речі між синіми шматками грають окремо):

І це лише одна з частот, а від довільного динамічного навантаження будуть “грати” різні частоти, як глобальні так і локальні. і через це поведінка буде дуже складною.

Ось і виходить, що питання: “чи є працездатною конструкція, отримана за результатами роботи модуля GD” – не таке просте, як здається. Найсмішнішим є те, що майже у всіх маркетингових матеріалах компанії Autodesk це майже повністю ігнорується. Зазвичай кажуть, що ми “одним кліком” отримуємо відразу працездатну конструкцію і для цього не треба нічого розуміти ні в чому. Єдиний раз, коли Autodesk відійшов від цього правила, – презентація глави компанії на заході Autodesk University 2019 (https://www.autodesk.com/autodesk-university/class/Product-Design-and-Manufacturing-Keynote-2019#video 48 хвилина відео. _{Нагадаю що стаття писалася у 2020 і я тут не описую більш свіжі матеріали. той факт, що я не бачив інших – нічого не означає, як і той що мої доповіді про ГД на AU 2021 не затвердили}), в якому він (голова) сказав, що деяким замовникам не вистачає функціоналу Fusion 360 Simulation для перевірки конструкцій, створених у модулі GD, і для цього Autodesk починає співпрацю з ANSYS. У всіх відео до і після всі говорять: “нажми на кнопку – получишь результат”. Якщо відео створено не “адептами Autodesk”, то там іноді можна знайти подібні фрази (про те, що GD лише інструмент, що вирішує частину завдань і вимагає наявності знань), але все одно вони губляться за загальним посилом: “навіть людина, далека від проєктування та механіки, за допомогою GD зможе створювати конструкції буквально в кілька кліків” (і це приклад цитат). Але більш детальний огляд маркетингових матеріалів буде пізніше (в другій частині).

Що можна сказати за підсумками першої частини?

Тож, це що – виходить, що так само, як і у відомому мультику, насправді справи у Маркізи йдуть не так погано, як співають телефоном її недобросовісні службовці? У нашому випадку, в ролі “Маркізи” виступає модуль Generative Design від Autodesk, а в якості службовця – автор замітки. І хотів він (тобто я) споганити, та не вийшло. Прямих доказів немає, а все, що він там написав ще – шито білими нитками….

Однак, незважаючи на те, що “прямих доказів” – “не знайшлося” і в реальності проєкт цілком робочий (тобто був не тільки відлитий, а й успішно працює), кілька зауважень є.

1. Модуль GD – нажаль не є улюбленою і питомою всіма “великою червоною кнопкою”, яка все робить добре, навіть коли замовник “ніфіга” не розуміє, що йому треба. Нажаль, саме так її малюють маркетологи у всіх відео, але потрібно хоча б приблизно розуміти:
   1. звідки взяти навантаження, які вони мають бути, які між ними будуть комбінації і куди все це пристосовувати;
   2. який розмір запасу закладати в якості мінімальної межі ;
   3. яким чином, з чого це все таки планується в подальшому виробляти (і яким чином). Тож GD – не є заміною конструкторів, спеціалістів з розрахунків та технологів, це лише інструмент, що може спростити (в деяких випадках) їх працю (але лише при корректному використанні та наявності розуміння).
2. Модуль GD у тому вигляді, в якому він є в Autodesk зараз, поки що не є всемогутнім і не враховує величезну кількість речей, що впливають на працездатність кінцевого виробу (в поточній публікації про це трохи сказав, у другій частині буде трохи детальніше). І з безлічі згенерованих варіантів обирати найбільш раціональний (працездатний, технологічний, дешевий тощо) знову ж таки має саме користувач. І якщо користувач нічого не знає про… (дивись пункт перший) – сенсу 0.
3. Усередині інструменту GD відсутні засоби не тільки для врахування під час генерації купи варіантів, що впливають на працездатність, а й для перевірки їх постфактум, для вже згенерованих варіантів. Тобто Вам треба експортувати варіант (за що доведеться заплатити) і вже поза модулем GD перевіряти. Ба більше, Autodesk, хоч і не дуже хоче, але сам визнає – здійснити всі перевірки, не виходячи за межі Fusion 360, не вийде, – потрібен зовнішній і досить дорогий інструмент рівня ANSYS. Якщо чесно, то цей пункт мене дещо бентежить…. Адже спочатку модуль GD з’явився в незалежному браузерному варіанті, потім був тимчасово пришитий до Netfabb, у якого були деякі схожі інструменти (після того як їх випиляли з Within і впихнули в Netfabb). Якщо уважно подивитися вебінари Autodesk, то можна помітити – модуль GD часом запускають і з-під Inventor. Як уже говорилося, насправді це повністю браузерне (ну або хмарне) рішення, якому глибоко байдуже, звідки запускатися, хоч окремо, хоч з-під Fusion 360, хоч з-під Inventor…
   І під Фьюжем воно працює лише через те, що на поточний момент “марка” Fusion 360 модніша й впізнавана більше, ніж Inventor… Але до останнього спокійно прикручується Autodesk Inventor Nastran (раніше Nastran In-CAD), у якого є і стійкість, і нелінійні розрахунки, і втома, і динаміка, і купа всього іншого. Я не можу назвати його повноцінним аналогом “чужого” ANSYS’а, але це ж свій продукт, та ще й з потрібним функціоналом…. Але до нього так просто не перекинути… Короче, як мінімум, тут щось дивне.
4. Загалом, як підсумок п.3 Вам потрібно експортувати варіанти, перевіряти їх, переконуватися в працездатності, технологічності тощо. Доробляти і знов перевіряти. Так, це простіше, бо вже є якісь готові варіанти, але це не прибирає процес проектування, це…. Може прискорити. Саме “може прискорити“, а не “прискорить”. І так, на основі перегляду згенерованих варіантів може виникнути свій варіант, який ви будете промальовувати з нуля з урахуванням технології тощо, але “спираючись” на результати GD. Тобто знову не інструмент повної автоматизації, а автоматизований.
5. “Не всі йогурти однаково корисні”, здається, так звучить чийсь там слоган? Стосовно нашого випадку те, що Autodesk згенерував у GD, не завжди взагалі працездатне або адекватне. Приклади показано нижче

і крім стійок із розривами, які загалом можуть працювати за рахунок інших, тих, що навколо, є ще й шматки, що повністю “висять у повітрі”, які явно тут зайві.

6. Отримана за підсумками GD геометрія – це нерідко така штука, з перевіркою якої потім можуть бути дуже великі проблеми, бо її ще якось побити на скінченно-елементну сітку потрібно, а це іноді є дуже складним завданням через особливості геометрії

В якості загального підсумку – інструмент робочий, потужний, але вимагає тямущого оператора, який розуміє, що робить і що хоче…. До речі, це і є причина, чому варіант Павла Медведєва виявився робочим – це заслуга його адекватності, а не “великої червоної кнопки”.

Звідси додатковий висновок – якщо розглядати модуль GD від Autodesk – з ним все так. Хороший інструмент зі своїми плюсами й обмеженнями. Але якщо розглядати GD як сукупність маркетингових заяв, які нам нав’язливо “ллють” з усіх боків у вуха – є велика різниця між тим, як це позиціонується, і тим, що є насправді. І ось цьому буде присвячена друга частина публікації.

П.С. Сподіваюся, на запитання, поставлені на початку: “до чого тут я?” і “що не так?” я все ж відповів. Я тут при тому, що здійснював додаткову перевірку чужого і робочого проєкту (і переконався, що він таки робочий, оце так круто, авжеж?). А не так тут не з деталлю, а див. попередні два абзаци.

П.П.С. Заплановано серію заміток. Друга буде присвячена аналізу деяких маркетингових матеріалів і буде опублікована через певний час (два три тижні (с) Арестович). Третя – Обмеженням інструменту і деяким “глюкам”