Po zbudowaniu projektu w aplikacji SOLIDWORKS może wystąpić konieczność odpowiedzi na następujące pytania:
- Czy część ulegnie zniszczeniu?
- W jaki sposób zostanie ona zdeformowana?
- Czy można użyć mniejszej ilości materiału bez wpływu na parametry?
Bez narzędzi symulacji, na pytania te można odpowiedzieć tylko poprzez przeprowadzenie drogich i czasochłonnych cykli opracowania produktu, które zwykle obejmują następujące kroki:
-
Budowa modelu w systemie CAD SOLIDWORKS.
- Prototyp projektu.
- Testy eksploatacyjne prototypu.
- Ocena wyników testów eksploatacyjnych.
- Modyfikacja projektu w oparciu o wyniki testów eksploatacyjnych.
Proces ten jest kontynuowany, aż do osiągnięcia satysfakcjonującego rozwiązania. Symulacja może pomóc w wykonaniu następujących zadań:
-
Ograniczenie kosztów, dzięki testom modelu z użyciem komputera zamiast testów eksploatacyjnych.
- Skrócenie czasu niezbędnego do wprowadzenia produktu na rynek poprzez zmniejszenie liczby cykli opracowania produktu.
- Optymalizacja projektów poprzez symulowanie koncepcji i scenariuszy przed podjęciem ostatecznych decyzji.
Analiza naprężeń
Analiza naprężeń lub analiza statyczna oblicza przemieszczenia, odkształcenia oraz naprężenia w części, w oparciu o materiał, umocowania oraz obciążenia. Materiał ulega zniszczeniu, gdy naprężenie osiąga pewien poziom. Różne materiały ulegają zniszczeniu przy różnych poziomach naprężeń. Do obliczenia naprężenia aplikacja SimulationXpress wykorzystuje liniową analizę statyczną opartą na metodzie elementów skończonych. Liniowa analiza statyczna przyjmuje kilka założeń w celu obliczenia naprężeń w części.
Metoda elementów skończonych
Metoda elementów skończonych (FEM) jest skuteczną techniką numeryczną przeznaczoną do analizowania projektów inżynieryjnych. Metoda elementów skończonych zastępuje skomplikowany problem dużą liczbą prostych problemów. Dokonuje ona podziału modelu na wiele niewielkich części o prostych kształtach, zwanych elementami.
|
|
| Model CAD wspornika |
Model podzielony na małe fragmenty (elementy) |
Elementy posiadają punkty wspólne zwane węzłami. Zachowanie tych elementów jest dobrze znane we wszystkich możliwych scenariuszach podparcia i obciążenia. Ruch każdego węzła jest w pełni opisany przez translacje w kierunkach X, Y i Z, zwane stopniami swobody (DOF). Analiza wykorzystująca metodę elementów skończonych (FEM) jest nazywana analizą elementów skończonych (FEA).
|
| Element czworościenny. Czerwone punkty reprezentują węzły elementu. Krawędzie elementu mogą być zakrzywione lub proste. |
SimulationXpress tworzy równania, które sterują zachowaniem każdego elementu, uwzględniając jego połączenia z innymi elementami. Równania te wiążą przemieszczenia ze znanymi właściwościami materiału, umocowaniami i obciążeniami.
W następnej kolejności SimulationXpress organizuje te równania w duży układ równoważnych równań algebraicznych. Solver odnajduje przemieszczenia w kierunkach X, Y i Z dla każdego węzła.
W oparciu o te przemieszczenia SimulationXpress oblicza odkształcenia w różnych kierunkach. Na koniec program korzysta z wyrażeń matematycznych do obliczenia naprężeń.