Typy studií

Software nabízí následující typy studií:

• Statické (neboli napěťové) studie. Statické studie počítají posuny, reakční síly, namáhání, napětí a rozložení koeficientu bezpečnosti. Materiál selže v místech, kde napětí překročí určitou úroveň. Výpočty koeficientu bezpečnosti jsou založeny na kritériu selhání. Software nabízí 4 kritéria selhání.

Statické studie pomáhají předejít selhání v důsledku vysokých napětí. Koeficient bezpečnosti menší než 1 značí selhání materiálu. Vysoké koeficienty bezpečnosti v oblasti značí nízká napětí, tudíž je pravděpodobné, že z dané oblasti bude možné určitý materiál odstranit.

• Studie frekvence. Těleso vychýlené ze své klidové polohy má tendenci vibrovat určitou frekvencí, která se nazývá přirozená, nebo také rezonanční frekvence. Nejnižší přirozená frekvence kmitání se nazývá základní frekvence. Pro každou přirozenou frekvenci těleso zaujme určitý tvar nazývaný tvar režimu. Při frekvenční analýze se počítají přirozené frekvence a s nimi související tvary režimu.

Teoreticky může mít jedno těleso nekonečné množství tvarů režimu. Při frekvenční analýze může být teoreticky tolik režimů, kolik je stupňů volnosti (DOF). Ve většině případů se však bere v potaz jen několik režimů.

Jestliže na těleso působí dynamické zatížení pracující na jedné z jeho přirozených frekvencí, začne těleso reagovat nepřiměřeně. Tento jev se nazývá rezonance. Auto, které má málo nafouknutou pneumatiku, se například v důsledku rezonance při určité rychlosti začne prudce třást. Toto chvění se však při jiných rychlostech sníží nebo zcela vymizí. Jiným příkladem je situace, kdy silný zvuk (například hlas operní zpěvačky) může rozbít skleničku.

Frekvenční analýza pomáhá předejít selhání v důsledku nadměrných napětí způsobených rezonancí. Frekvenční analýza nám také poskytuje informace potřebné k řešení problémů s dynamickou odezvou.

• Studie zborcení. Zborcení charakterizuje výskyt náhlých velkých posunů v důsledku axiálních zatížení. Tenké struktury pod axiálním zatížením mohou v důsledku zborcení selhat při nižších úrovních zatížení, než které způsobí selhání materiálu. Zborcení se může vyskytnout v různých režimech působením různých úrovní zatížení. Ve většině případů je důležité pouze nejnižší mezní zatížení.

Studie zborcení pomáhají předejít selhání v důsledku zborcení.

• Teplotní studie. Teplotní studie počítají teploty, teplotní gradienty a přenos tepla pomocí podmínek tvorby, vedení, konvekce a záření tepla. Teplotní studie pomáhají předejít nežádoucím tepelným podmínkám, jako je přehřátí nebo roztavení.

• Designové studie. Optimalizační designové studie automatizují vyhledání optimálního návrhu na základě geometrického modelu. Software používá technologii, která dokáže rychle identifikovat trendy a navrhnout optimální řešení při co nejmenším počtu spuštění. Optimalizační designové studie vyžadují určení následujících parametrů:

• • Cíle. Stanovení účelu studie. Například minimalizovat spotřebu materiálu. Pokud nestanovíte cíle, software provede designovou studii bez optimalizace.

  • Proměnné. Vyberte rozměry, které chcete změnit a zadejte jejich rozsahy. Průměr díry může být například v rozmezí od 0,5 " do 1,0 " a vysunutí skici v rozmezí od 2,0 " do 3,0 ".

  • Omezení. Zadejte podmínky, které by měl splňovat optimální návrh. Můžete například stanovit, aby napětí, posuny a teploty nepřesáhly určité hodnoty nebo vymezit rozsah přirozené frekvence.

• Nelineární studie. V některých případech může lineární řešení vytvořit nesprávný výsledek, protože předpoklady, na kterém je založeny, nejsou dodrženy. Pomocí nelineární analýzy lze vyřešit problémy s nelineárností způsobené chováním materiálu, velkými posuny a podmínkami kontaktu. Lze určit statické i dynamické studie.

• Lineární dynamické studie. Pokud nelze ignorovat inerciální a tlumící účinky, statické studie neposkytují přesné výsledky. Lineární dynamické studie využívají pro vyhodnocení odezvy struktury na dynamická zátěžová prostředí přirozené frekvence a tvary režimu. Je možné definovat:

• Studie modálního časového průběhu k určení zatížení a vyhodnocení odezvy jako funkce času.

• Harmonické studie k určení zatížení jako funkce kmitočtu a vyhodnocení špičkové odezvy při různých provozních frekvencích.

• Studie nahodilých vibrací k určení náhodných zatížení vyjádřených ve výkonové spektrální hustotě. Slouží k vyhodnocení odezvy při různých frekvencích vyjádřené pomocí celkových středních kvadratických hodnot nebo výkonové spektrální hustoty.

• Studie pádových zkoušek. Studie pádových zkoušek vyhodnotí účinek pádu dílu nebo sestavy na tvrdou podlahu. Pomocí studií pádových zkoušek lze simulovat náraz modelu na tvrdou rovinnou plochu.

• Studie únavy. Opakované zatěžování a odlehčování za určitou dobu oslabí objekty i když způsobená napětí jsou značně menší než povolené meze napětí. Tento jev je známý jako únava. Lineární a nelineární strukturální studie nepředvídají selhání v důsledku únavy. Počítají odezvu návrhu působící na určené prostředí uchycení a zatížení. Jestliže jsou dodrženy předpoklady analýzy a vypočítaná napětí jsou v povolených mezích, rozhodnou, že je návrh v tomto prostředí bezpečný bez ohledu na to, kolikrát je zatížení použito. Studie únavy vyhodnotí životnost objektu na základě událostí únavy a křivek S-N. Únavu lze vypočítat na základě intenzity napětí, napětí von Mises nebo maximálních hlavních střídavých napětí.

• Studie návrhu tlakové nádoby. Spojují výsledky statických studií s požadovanými faktory. Každá statická studie obsahuje jinou sadu zatížení, která generuje odpovídající výsledky. Tato zatížení mohou být zatížení vlastní hmotností, proměnlivá zatížení (aproximovaná statickými zatíženími), teplotní zatížení, seismická zatížení atd. Studie návrhu tlakové nádoby slučuje výsledky statických studií algebraicky pomocí lineární kombinace nebo pomocí druhé odmocniny součtu čtverců (SRSS).

• Studie 2D zjednodušení Některé 3D modely můžete zjednodušit tak, že je budete simulovat ve 2D. 2D zjednodušení je dostupné u statických a nelineárních studií, studií návrhu tlakové nádoby a teplotních studií. Tím, že použijete na modely, kde to lze, možnost 2D zjednodušení, můžete zkrátit dobu analýzy. 2D modely vyžadují méně elementů sítě a jednodušší podmínky kontaktu v porovnání s jejich 3D protějšky. Po spuštění analýzy můžete výsledky vykreslit ve 3D.