Pevnostní analýzy v SOLIDWORKS Simulation

Tags: FEM | MKP | pevnostní analýza | Simulace | SolidWorks

Pevnostní analýzy v SOLIDWORKS jsou založeny na numerické metodě konečných prvků (MKP, FEM). Řešení napětí ve strojních součástech je jednou z mála specifikací, kde se tato metoda používá. Uplatnění našla v oblasti fyzikálních a matematických výpočtů, přes strojírenství až po oblast dynamiky proudění.

Princip funkce spočívá v rozložení dílu na velký počet malých objektů – prvků, aproximujících jeho tvar. Takto uskutečněný geometrický popis je doplněn materiálovými vlastnostmi a okrajovými podmínkami. Každý geometrický útvar zatížený vnějšími silami můžeme popsat soustavou rovnic (deformační a pevnostní rovnice). Tyto rovnice jsou pak generovány pro každý prvek.

SimulationXpress

Součástí SOLIDWORKS je několik úrovní pevnostních výpočtů. Již v základní verzi je pro každého konstruktéra dostupný doplňkový modul SimulationXpress. Pomocí SimulationXpress si můžete snadno vypočítat posuny, namáhání a napětí v dílu v závislosti na použitém materiálu, uchycení a zatížení. SimulationXpress používá k výpočtu napětí lineární statickou analýzu založenou na metodě konečných prvků a používá stejnou simulační technologii jako SOLIDWORKS Simulation. V SimulationXpress si nadefinujete uchycení dílu, aplikujete síly nebo tlak, můžete si nastavit parametry sítě. Pro díl z vybraného materiálu vypočte simulaci a zobrazí kritická místa, kde je faktor bezpečnosti nižší než zadaná hodnota. Zobrazí rozložení napětí v modelu, výsledné posunutí a deformovaný tvar modelu. Můžete si nechat vygenerovat zprávu nebo optimalizovat rozměry dle určitých kritérií a omezení.

SOLIDWORKS Simulation

Rozšířenější možnosti nabízí velký modul SOLIDWORKS Simulation. SOLIDWORKS Simulation umožňuje počítat celé sestavy s vyšší úrovní nastavení okrajových podmínek a zobrazení výsledků. Kromě objemové sítě je možné použít plošné a nosníkové sítě nebo kombinaci všech tří druhů sítí. Materiály dílů mohou být izotropní i orthotropní, k dispozici je webová knihovna materiálů SOLIDWORKS Materials. Kontakty mezi jednotlivými díly můžete nastavit jako spojené, bez průniku, s průnikem, nalisováni nebo kontakt virtuální stěny. V kontaktech můžeme definovat tření nebo ignorovat mezery. Spojení je možné také šrouby, čepy, sváry či pružinami. K dispozici jsou různé typy uchycení, které co nejvíce kopírují reálné upevnění sestav a dílů. Pro velkou část výpočtů lze použít symetrii a zkrátit tak dobu potřebnou na analýzu. U zatížení lze kombinovat síly, tlaky, gravitaci, teplotní účinky, případně můžeme předepsat posunutí. Výsledky studií jsou zobrazeny graficky, kdy jednotlivé barvy reprezentují určité napětí, posunutí nebo koeficient bezpečnosti. Automatické vytvoření podrobné koncové zprávy s grafickým znázorněním zadání simulace, sítě a výsledků v MS Word je samozřejmostí.

Součástí SOLIDWORKS Simulation je rozsáhlá nápověda v 16 jazycích, včetně češtiny. SOLIDWORKS Simulation dále obsahuje kurzy představující funkce simulací na názorných příkladech, manuály s teorií a srovnávací testy NAFEMS demonstrující přesnost softwaru SOLIDWORKS Simulation.

Analýzy SOLIDWORKS Simulation jsou ve třech verzích a to Standard, Professional a Premium, v kterých můžeme vytvářet různé typy studií od lineárních statických, frekvenčních analýz, simulací únavy, pádu a vzpěru, až po nelineární a dynamické analýzy.

Další nástroje pro simulace

V portfoliu SOLIDWORKS jsou i další nástroje jako SOLIDWORKS Flow Simulation, umožňující simulace proudění kapalin, plynů a sdílení tepla v reálných podmínkách. Dále pak SOLIDWORKS Plastics, který umožňuje konstruktérům provádění simulací vstřikování do plastových dílů a vstřikovacích forem. Výsledky z těchto analýz lze načíst do SOLIDWORKS Simulation a analyzovat tak zatížení prouděním nebo teplem.

Všechny tyto nástroje jsou plně integrované do prostředí softwaru SOLIDWORKS, což umožňuje bezproblémovou spolupráci ve všech Vašich fázích vývoje. Díky simulacím, které můžete provádět již ve fázi návrhu, výrazně snížíte počet potřebných prototypů a zároveň se vyhnete nákladnému přepracovávání návrhů.

V SOLIDWORKS Simulation naleznete nástroj, který ocení zkušení výpočtáři i začínající uživatelé.

Více o produktu SOLIDWORKS Simulation naleznete na webových stránkách http://www.lanete.cz nebo nás neváhejte kontaktovat na emailové adrese lanete@lanete.cz.

Autor pracuje ve společnosti LANETE.