Pokročilá detekce podomezených těl

Pokročilá metoda podomezených těl vypočítá a zobrazí režim pevného (nebo volného) modelu z důvodu nestability během simulace.

K dispozici v programu SOLIDWORKS Simulation Professional a SOLIDWORKS Simulation Premium.

Pokročilá metoda detekce podomezených těl mění matici tuhosti spojenou s modelem konečných prvků na matici snížené tuhosti (obvykle se třemi translačními a třemi rotačními stupni volnosti na každé tělo). Poté vyhodnocuje podomezené režimy redukovaného systému, které jsou ekvivalentní původnímu systému rovnic.

Transformace globální matice tuhosti na matici snížené tuhosti se provádí:
  • Zavedením jednoho reprezentativního uzlu (referenčního bodu) se šesti stupni volnosti pro každé tělo, které představuje translační a rotační pohyb každého těla
  • Transformací matice tuhosti prvků nahrazením původních stupňů volnosti stupni volnosti reprezentativních uzlů
  • Sestavením matice tuhosti transformovaného prvku pro určení matice snížené tuhosti

Výhody

Řešení je mnohem rychlejší. U modelu, který v SOLIDWORKS Simulation Standard trvá několik hodin, trvá detekce režimů pevného tělesa pouze několik sekund. Zlepšení výkonu je založeno na využití techniky rozkladu singulární hodnoty (SVD neboli Singular Value Decomposition), která se provádí přes matici snížené tuhosti. Snížená tuhost se vypočítá z interakce povrchu rozhraní mezi těly pocházejícími z mezních podmínek, vazebních a kontaktních interakcí nebo spojek.

Níže je uveden příklad matice snížené tuhosti:

Každé tělo se zmenší na jeden referenční bod v matici tuhosti. Globální matice tuhosti se sníží ze stovek tisíc stupňů volnosti na pouhých 18 (3 těla x 6 stupňů volnosti). Pokročilá metoda bere v úvahu tuhosti, které pocházejí z interakcí mezi těly. Těla 1 a 2 přicházejí do styku, takže metoda bere v úvahu účinek jejich tuhostí mezi jejich referenčními body. Metoda zvažuje tuhosti vznikající z mezních podmínek, například tuhost mezi tělem 1 a zemí.

Technika SVD rozkládá matici snížené tuhosti na tři matice.



Vektory U a V jsou ortonormální a popisují tvar pole posunutí. Střední matice je diagonální matice. Diagonální výrazy představují relativní tuhost vazeb mezi těly nebo mezi tělem a zemí. Pokud je některý z diagonálních výrazů nulový nebo téměř nulový, pak se jedná o indikaci režimu pevného tělesa.

SOLIDWORKS Simulation Standard založí analýzu na technice rozkladu dolní-horní (LU neboli Lower-Upper), kterou provádí na velké, původní matici tuhosti. Analýza trvá mnohem déle.
Při detekci režimů pevného tělesa se metoda zabývá všemi funkcemi, které použijete ve statické studii, včetně kontaktních interakcí a spojek. Například níže uvedená sestava odpružení vozidla obsahuje několik čepových spojů mezi díly. Pokročilá metoda podomezených těl bere v úvahu tuhost těchto spojek při výpočtu matice snížené tuhosti sestavy. Analýza detekuje dva režimy pevného tělesa: jeden režimu posunu a jeden režim rotace, a to kvůli mechanismu.


Šipky ukazují umístění čepových spojů v sestavě odpružení vozidla


Režim translačního pevného tělesa ve směru osy Z


Režim rotace tělesa kolem směru osy Z kvůli mechanismu

Můžete zobrazit animace neomezených posunů celé sestavy.

Animované posuny nebo rotace lze zobrazit v šikmých směrech. V softwaru SOLIDWORKS Simulation Standard lze zobrazit pouze volné pohyby v globálních směrech.