Типы исследований

Программное обеспечение предлагает следующие типы исследований:

• Статические исследования (или исследования напряжения). Статические исследования вычисляют перемещения, силы реакции, нагрузки, напряжения и распределение запаса прочности. Материал разрушается там, где нагрузки превысили определенный уровень. Вычисление запаса прочности базируется на критерии разрушения. Программа предлагает 4 критерия разрушения.

Статические исследования позволяют избежать разрушения, вызванного высоким напряжением. Коэффициент запаса прочности меньше единицы означает разрушение материала. Большие коэффициенты прочности в некоторой области указывают на низкие нагрузки и на то, что можно, возможно, извлечь некоторый материал из этой области.

• Частотные исследования. Тело, выведенное из состояния покоя, начинает колебаться на определенных частотах, так называемых собственных или резонансных частотах. Самая низкая собственная частота называется основной частотой. При каждой собственной частоте тело принимает определенную форму, которая называется формой колебаний. При частотном анализе рассчитываются собственные частоты и ассоциированные формы колебаний.

Теоретически, у тела существует неопределенное количество форм (мод). При анализе конечного элемента (АКЭ) теоретически существует столько форм (мод), сколько степеней свободы (DOF). В большинстве случаев учитывается только несколько мод.

Чрезмерная реакция появляется, если тело подвергается воздействию динамической нагрузки, работающей на одной из собственных частот. Это явление называется резонансом. Например, машина с несбалансированными колесами сильно дрожит на определенной скорости из-за резонанса. Тряска уменьшается или исчезает на других скоростях. Можно привести другой пример, когда от сильного звука, например голоса оперного певца, возникает трещина в стекле.

Частотный анализ может помочь избежать разрушения, вызванного чрезмерными напряжениями, обусловленными резонансом. Он также предоставляет данные для решения задач по динамическим реакциям.

• Исследование потери устойчивости. Потеря устойчивости связана с мгновенными большими перемещениями, вызванными осевыми нагрузками. Тонкие конструкции, подверженные воздействию осевых нагрузок, могут выйти из строя в результате потери устойчивости на уровнях нагрузки меньших, чем требуемые для возникновения разрушения материала. Потеря устойчивости может появиться при разных режимах под воздействием различных уровней нагрузки. Во многих случаях, только самая низкая критическая продольная нагрузка представляет собой интерес.

Исследования потери устойчивости может помочь предотвратить разрушение вследствие потери устойчивости.

• Термические исследования. Термические исследования подсчитывают температуры, градиент температуры и тепловой поток на основе тепловыделения, теплопроводности, конвекции и условий излучения. Термические исследования могут помочь избежать нежелательных термических условий: например, перегрева и плавления.

• Исследования проектирования. Оптимизационные исследования проектирования автоматизируют поиск оптимального проектирования, основанного на геометрической модели. Программа оснащена технологией для быстрого обнаружения трендов и определения оптимального решения с использованием минимального количества прогонов. Оптимизационные исследования проектирования требуют определения следующего:

• Цель. Определите цель исследования. Например, минимальный расход материала. Если Вы не определили цели, программа проводит исследование проектирования без оптимизации.

• Переменные. Выберите размеры, которые могут изменяться и задайте их диапазоны. Например, диаметр отверстия может варьироваться от 0,5" до 1,0", тогда как вытяжка эскиза может варьироваться от 2,0" до 3,0".

• Ограничения. Задайте условия, которым должна отвечать оптимальная конструкция. Например, напряжения, отклонения, температуры не должны превышать определенных значений, а собственная частота должна находиться в указанном диапазоне.

• Нелинейные исследования. В некоторых случаях линейное решение (задачи) может создавать ошибочные результаты, так как допущения, на которых они основаны, являются нарушенными. Нелинейный анализ может использоваться для решения задач с нелинейностью, вызванной поведением материала, большими перемещениями и условиями контакта. Можно определить статическое, а также динамическое исследование.

• Линейные динамические исследования. Когда инерционными и демпфирующими влияниями нельзя пренебречь, статические исследования не дают точных результатов. Линейные динамические исследования используют собственные частоты и формы (моды) колебаний для вычисления реакции конструкций на динамическое нагружение среды. Можно определить:

• Исследования Модальная временная диаграмма для определения нагрузок и вычисления реакции в качестве функции времени.

• Гармонические исследования процесса определяют нагрузки в качестве функции частоты и вычисляют максимальную реакцию на различных рабочих частотах.

• Исследования случайных колебаний для определения случайных нагрузок в единицах мощности спектральный плотности и вычисления реакции в единицах общего среднеквадратичного значения или мощности спектральный плотности на разных частотах.

• Исследования на ударную нагрузку. Исследование на ударную нагрузку оценивает влияние падения детали или сборки на жесткий пол. Можно использовать исследования на ударную нагрузку, чтобы смоделировать удар модели о жесткую плоскую поверхность.

• Исследования усталости. Повторяющиеся операции приложения нагрузки и ее ослабления со временем приводят к ослаблению объектов, даже если индуцированные напряжения намного меньше, чем допустимые ограничения нагрузки. Настоящее явление называется усталостью материалов. Линейные и нелинейные исследования конструкций не прогнозируют разрушение от усталости. Они вычисляют реакцию конструкции, подвергнутую воздействию заданных условий среды ограничений и нагрузок. Если соблюдаются допущения анализа и вычисленные напряжения находятся внутри допустимых пределов, они заключают, что конструкция является безопасной в этой среде вне зависимости от того, сколько раз прикладывается нагрузка. Исследования усталости вычисляют срок службы объекта, основанный на событиях усталости материалов и кривых S-N. Можете основывать расчеты усталости на интенсивности напряжений, напряжениях по Мизесу или максимальных главных знакопеременных напряжениях.

• Исследования конструкции сосуда, работающего под давлением. Объедините результаты статических исследований с необходимыми коэффициентами. Каждое статическое исследование обладает набором различных нагрузок, которые производят соответствующие результаты. Эти нагрузки могут иметь характер замороженных нагрузок, живых нагрузок (приближенных статическими нагрузками), термических нагрузок и т.п. Исследования конструкции сосуда, работающего под давлением объединяет результаты статических исследований, используя линейную комбинацию в алгебраической форме или квадратный корень суммы квадратов (SRSS).