El método avanzado de sólidos con restricción insuficiente calcula y muestra los modos rígidos (o libres) de un modelo debido a la inestabilidad durante la simulación.
Disponible en SOLIDWORKS Simulation Professional y SOLIDWORKS Simulation Premium.
El método de detección avanzada de sólidos con restricción insuficiente transforma la matriz de rigidez asociada con un modelo de elementos finitos en una matriz de rigidez de tamaño reducido (normalmente con tres grados de libertad traslacionales y tres rotacionales por sólido). Después, evalúa los modos con restricción insuficiente del sistema reducido, que son equivalentes al sistema original de ecuaciones.
La transformación de la matriz de rigidez global en una matriz de rigidez de tamaño reducido se completa de la siguiente manera:
- Se introduce un único nodo representativo (punto de referencia) con seis grados de libertad para cada sólido que representa el movimiento traslacional y rotacional de cada sólido
- Se transforman las matrices de rigidez del elemento mediante el reemplazo de los grados originales de libertad con los grados de libertad de los nodos representativos
- Se ensamblan las matrices de rigidez del elemento transformadas para determinar la matriz de rigidez de tamaño reducido
Ventajas
La solución es mucho más rápida. En un modelo que tarda horas en ejecutarse en SOLIDWORKS Simulation Standard, la detección de modos de sólido rígido tarda solo unos segundos. La mejora del rendimiento se basa en la adopción de la técnica de descomposición en valores singulares (SVD) que se ejecuta sobre la matriz de rigidez reducida. La rigidez reducida se calcula a partir de la interacción de la superficie de interfaz entre sólidos procedentes de condiciones de contorno, interacciones de unión y contacto, o conectores.
El siguiente es un ejemplo de una matriz de rigidez reducida:
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| Cada sólido se reduce a un punto de referencia en la matriz de rigidez. La matriz de rigidez global reduce de cientos de miles de grados de libertad a solo 18 (3 sólidos x 6 grados de libertad). |
El método avanzado considera la rigidez que se origina a partir de las interacciones entre los sólidos. Los sólidos 1 y 2 entran en contacto, por lo que el método considera el efecto de su rigidez entre sus puntos de referencia. El método también considera la rigidez que se origina a partir de condiciones de contorno, por ejemplo, la rigidez entre el sólido 1 y el suelo. |
La técnica SVD descompone la matriz de rigidez reducida en tres matrices.
Los vectores U y V son ortonormales entre sí y describen la forma del campo de desplazamiento. La matriz media es una matriz diagonal. Los términos diagonales representan la rigidez relativa de los vínculos entre los sólidos o entre un sólido y el suelo. Si alguno de los términos diagonales es cero o cercano a cero, se trata de una indicación de un modo de sólido rígido.
SOLIDWORKS Simulation Standard basa el análisis en la técnica de descomposición inferior-superior (LU) que realiza en la matriz de rigidez original grande. El análisis tarda mucho más tiempo.
Puede ver animaciones de los desplazamientos con restricción insuficiente de todo el ensamblaje.
Puede ver traslaciones o rotaciones animadas en direcciones oblicuas. En SOLIDWORKS Simulation Standard, solo puede ver movimientos libres en las direcciones globales.