Después de crear su diseño en SolidWorks, puede que necesite responder preguntas como:
- ¿Se romperá la pieza?
- ¿Cómo se deformará?
- ¿Puedo utilizar menos material sin perjudicar el rendimiento?
Sin herramientas de simulación, estas preguntas sólo pueden ser respondidas por ciclos de desarrollo de productos costosos y que toman mucho tiempo, los cuales, por lo general, incluyen los siguientes pasos:
- Crear el modelo en el sistema de CAD de SolidWorks.
- Hacer el prototipo del diseño.
- Probar el prototipo en el campo.
- Evaluar los resultados de las pruebas de campo.
- Modificar el diseño basándose en los resultados de la prueba de campo.
Este proceso continúa hasta que se haya alcanzado una solución satisfactoria. La simulación puede ayudarlo a realizar las siguientes tareas:
- Reducir costos al probar su modelo utilizando la computadora en lugar de pruebas de campo.
- Adelantar la comercialización del producto reduciendo el número de ciclos de desarrollo del mismo.
- Optimizar sus diseños al simular conceptos y escenarios antes de tomar decisiones finales.
Análisis de tensiones
El análisis de tensión o análisis estático calcula los desplazamientos, deformaciones unitarias, y tensiones en una pieza basándose en el material, las sujeciones y las cargas. Un material falla cuando la tensión alcanza un determinado nivel. Diferentes materiales fallan a diferentes niveles de tensión. SimulationXpress utiliza análisis estáticos lineales, basados en el Método de elementos finitos, para calcular la tensión. El análisis estático lineal realiza varias suposiciones para calcular las tensiones de la pieza.
Método de elementos finitos
El Método de elementos finitos en una técnica numérica fiable para analizar los diseños de ingeniería. Este método sustituye los problemas complejos por múltiples problemas simples. Divide el modelo en múltiples partes pequeñas de formas sencillas denominadas "elementos".
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| Modelo CAD de un soporte |
Modelo subdividido en piezas pequeñas (elementos) |
Los elementos comparten puntos comunes denominados "nodos". El comportamiento de estos elementos es conocido bajo todas las situaciones de soporte y carga posibles. El movimiento de cada nodo se describe por completo mediante conversiones en las direcciones X, Y y Z, denominado grados de libertad (GDL). El análisis que utiliza FEM se denomina Análisis de elementos finitos (FEA).
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| Un elemento tetraédrico. Los puntos rojos representan los nodos del elemento. Las aristas de los elementos pueden ser curvadas o rectas. |
SimulationXpress formula las ecuaciones que rigen el comportamiento de cada elemento teniendo en cuenta su conectividad con otros elementos. Estas ecuaciones hacen referencia a los desplazamientos de cargas, sujeciones y propiedades del material conocidas.
A continuación, SimulationXpress organiza las ecuaciones en un conjunto mayor de ecuaciones algebraicas simultáneas. El solucionador encuentra los desplazamientos en las direcciones X, Y y Z en cada nodo.
Mediante el uso de los desplazamientos, SimulationXpress calcula las deformaciones unitarias en diferentes direcciones. Finalmente, el programa utiliza expresiones matemáticas para calcular las tensiones.