Detecção avançada de corpos sub-restritos

O método avançado de corpos sub-restritos calcula e exibe os modos rígidos (ou livres) de um modelo devido à instabilidade durante a simulação.

Disponível no SOLIDWORKS Simulation Professional e no SOLIDWORKS Simulation Premium.

O método de detecção avançada de corpos sub-restritos transforma a matriz de rigidez associada a um modelo de elemento finito em uma matriz de rigidez de tamanho reduzido (normalmente com três graus de liberdade de translação e três de rotação por corpo). Em seguida, ele avalia os modos sub-restritos do sistema reduzido, que são equivalentes ao sistema original de equações.

A transformação da matriz de rigidez global em uma matriz de rigidez de tamanho reduzido é concluída por:
  • Apresentar um único nó representativo (ponto de referência) com seis graus de liberdade para cada corpo que representa movimento de translação e rotação de cada corpo
  • Transformar as matrizes de rigidez de elementos substituindo os graus originais de liberdade pelos graus de liberdade dos nós representativos
  • Montar as matrizes de rigidez do elemento transformado para determinar a matriz de rigidez de tamanho reduzido

Vantagens

A solução é muito mais rápida. Para um modelo que leva horas para ser executado no SOLIDWORKS Simulation Standard, a detecção de modos de corpos rígidos leva apenas alguns segundos. A melhoria do desempenho é baseada na adoção da técnica de decomposição do valor singular (SVD), que é realizada sobre a matriz de rigidez reduzida. A rigidez reduzida é calculada a partir da interação da superfície da interface entre corpos originados de condições de limite, interações de contato ou conectores.

Veja a seguir um exemplo de uma matriz de rigidez reduzida:

Cada corpo é reduzido a um ponto de referência na matriz de rigidez. A matriz de rigidez global reduz de centenas de milhares de graus de liberdade para apenas 18 (3 corpos x 6 graus de liberdade). O método avançado considera a rigidez que se origina das interações entre corpos. Os corpos 1 e 2 entram em contato, portanto, o método considera o efeito de sua rigidez entre seus pontos de referência. O método considera a rigidez que se origina de condições de limite, por exemplo, a rigidez entre o corpo 1 e o solo.

A técnica SVD decompõe a matriz de rigidez reduzida para três matrizes.



Os vetores U e V são ortonormais entre si e descrevem a forma do campo de deslocamento. A matriz intermediária é uma matriz diagonal. Os termos diagonais representam a rigidez relativa dos vínculos entre os corpos ou entre um corpo e o solo. Se qualquer um dos termos diagonais for zero ou próximo de zero, será indicação de um modo de corpo rígido.

O SOLIDWORKS Simulation Standard baseia a análise na técnica de decomposição inferior-superior que ele executa na matriz de rigidez original grande. A análise leva muito mais tempo.
Ao detectar modos de corpo rígido, o método considera todos os recursos que você aplica em um estudo estático, incluindo interações de contato e conectores. Por exemplo, a montagem da suspensão do carro a seguir inclui vários conectores de pino entre as peças. O método avançado de corpos sub-restritos considera a rigidez desses conectores quando calcula a matriz de rigidez reduzida da montagem. A análise detecta dois modos de corpo rígido, um de translação e um de rotação por causa do mecanismo.


As setas apontam para a localização dos conectores de pino na montagem da suspensão do carro


Modo de corpo rígido de translação na direção Z.


Modo de corpo de rotação em torno da direção Z por causa do mecanismo

Você pode exibir animações dos deslocamentos sem restrições de toda a montagem.

Você pode visualizar translações ou rotações animadas em direções oblíquas. No SOLIDWORKS Simulation Standard, você só pode visualizar movimentos livres nas direções globais.