SolidWorks Simulation Professional

 Balíček SolidWorks Simulation Professional rozširuje základný Simulation Standard o riešenie nasledujúcich úloh:

Súčasťou balíčku SolidWorks Simulation Professional je i nástroj pre pohybové simulácie SolidWorks Motion vrátane pohybových simulácií založených na udalostiach.

Popis úloh a simulácií

Výpočet rezonančných frekvencií

sim plechyKaždá štruktúra má tendencie pri určitých frekvenciách nadmerne vibrovať, tieto frekvencie sa nazývajú vlastné alebo rezonančné frekvencie. Frekvenčná analýza je preto veľmi dôležitá pre tie súčiastky, ktoré pracujú vo vibračnom alebo rotačnom zaťažení. V rámci frekvenčnej úlohy je možné ľahko zistiť práve vlastné frekvencie a tvary kmitania pre diel a zostavu. Konštruktér sa potom vďaka tejto znalosti môže ľahko vyhnúť rezonanciám, ktoré by mohli ľahko poškodiť celý mechanizmus.

Frekvenčná analýza zaisťuje:

  • zistenie zadaného počtu vlastných tvarov alebo všetkých tvarov do určitej frekvencie
  • analýza objemových dielov, zostáv, škrupín a nosníkov
  • izotropný a ortotropný materiál
  • vplyv predpätia na tuhosť (sila, tlak, gravitácia a odstredivá sila)

Vzper a predpoveď zbortenia

sld pre linearni statikaTenké, subtílne modely s malým prierezom a veľkou dĺžkou môžu pri axiálnom zaťažení ľahko stratiť stabilitu. Preto je dôležité pri takýchto modeloch vykonať kontrolu na vzper. Výsledok tejto simulácie umožní nielen odhadnúť medzné zaťaženie pred kolapsom, ale i tvar straty stability.

Analýza vzperu zaisťuje:

  • zistenie medzných zaťažení a tvarov deformácií
  • analýza objemových dielov i zostáv, škrupín i nosníkov
  • izotropný a ortotropný materiál
  • vplyv predpätia na tuhosť (sila, tlak, gravitácia a odstredivá sila)

Únava materiálu a životnosť

unava materialuOpakované zaťaženie a odľahčenie (premenlivé zaťaženie) dokáže po určitej dobe oslabiť súčiastku i v tom prípade, keď sú napätia značne menšie ako je povolené medzné napätie. Po určitom počte týchto zaťažujúcich cyklov (otáčky motora, prechod vozidla cez konštrukciu mosta…) bude súčiastka oslabená natoľko, že dôjde k jej poškodeniu (prasknutiu). Simulácia únavy dokáže pri takýchto súčiastkach predpovedať ich životnosť pri danej veľkosti zaťaženia alebo počte zaťažujúcich cyklov.

Analýza únavy zabezpečuje:

  • výpočet čiastkovej a celkovej životnosti
  • výpočet životnosti pri kombinovanom zaťažení
  • farebné zobrazenie výsledkov kumulatívneho poškodenia, kde sú názorne vidieť miesta s najväčším poškodením súčiastky

Simulácia dopadu alebo nárazu

droptestSimulácia pádu vyhodnocuje účinok nárazu dielu alebo súčiastky do pevného alebo pružného rovinného povrchu. Typickým príkladom je pád objektu na podlahu. Pádová skúška v tomto prípade predstavuje výpočet časovej závislosti deja, používa sa explicitný prístup.

Pádová skúška zabezpečuje:

  • simuláciu pádu pre diel a zostavu
  • nastavenie výšky pádu, sily a uhla dopadu
  • jednoduchý troj-krokový sprievodca v prostredí SolidWorks

Teplota pri zohrievaní a chladení

teplotni analyzaTeplotná analýza vypočíta rozloženie teploty v telese v dôsledku prenosu tepla vedením, prúdením alebo žiarením. Vo všetkých troch prípadoch prestupuje energia z média s vyššou teplotou do média s nižšou teplotou. Prestup tepla vedením a prúdením vyžaduje prítomnosť prenosového média, zatiaľ čo prevod žiarením nie. Vďaka teplotnej simulácii je tak možné detailne preštudovať vplyv tepelných tokov a teplotných polí na mechanické vlastnosti teplom zaťažených súčiastok. Najdôležitejšou časťou tejto analýzy je samozrejme analýza teplotnej napätosti a rozťažnosti.

Teplotná analýza zabezpečuje:

  • analýzu objemových dielov, zostáv, škrupín a nosníkov
  • izotropné, ortotropné a teplotne závislé materiály
  • analýzu prestupu tepla vedením, prúdením a sálaním
  • ustálený tepelný tok
  • prechodný tepelný tok s časovo premenlivými okrajovými podmienkami
  • časovo závislý koeficient prúdenia tepla a termostaty

Optimalizácia návrhu

optimalizace navrhuOptimalizácia umožňuje vytvorenie takého návrhu, na ktorý sa použije najmenej materiálu a  takto navrhnutá súčiastka  by vydržala pracovať po celú dobu svojej životnosti bez porušenia (prasknutia, prehriatia …). Klasický prístup k optimalizácii znamená vyrobiť celú sériu prototypov, ktoré samozrejme značne predražujú a spomaľujú celý vývoj. Optimalizačná úloha ponúka automatizáciu celého priebehu optimalizácie, kde radšej ako opakovaná analýza na rôznych tvaroch a veľkostiach rovnakej súčiastky sa používa iteračný prístup k dosiahnutiu rýchlej optimalizácii návrhu.

Optimalizácia zabezpečuje:

  • zmenšenie hmotnosti dielu a zostavy pri zachovaní pevnostných vlastností
  • použitie iného materiálu alebo rôznych dielov v jednej zostave pre zníženie výrobných nákladov
  • zmenšenie hmotnosti dielu a zostavy pri zachovaní teplotných vlastností
  • zmenšenie hmotnosti dielu a zostavy pri zachovaní pracovných frekvencií mimo oblasti rezonancie
  • použiť scenár „čo keby“ pre porovnanie úspory nákladov

Analýza tlakových nádob

analyzaPri návrhu tlakových nádob sa kladie značný dôraz na spoľahlivosť a bezpečnosť zariadení a konštruktéri sa pri ňom riadia záväznými normami. Tieto normy stanovia jasné postupy, ako prevádzať overenie návrhu zariadení pomocou nástrojov pre výpočet metódou konečných prvkov. Ide predovšetkým o výpočet napätia pri rôznych spôsoboch zaťaženia pôsobiacich na zariadenia a ich kombinácie.

  • Prevzatie výsledkov zaťaženia zo statických štúdií SolidWorks Simulation.
  • Výpočet kombinácie lineárnej kombinácie zaťaženia s definovanými koeficientmi A+B+
  • Výpočet kombinácie zaťaženia metódou súčtov štvorcov (A2+B2+...)1/2

Zjednodušenie na rovinné úlohysolidworks simulation

Určité 3D modely je možné zjednodušiť tak, že sa dajú simulovať i dvojrozmerne. Toto 2D zjednodušenie je dostupné pre statické a nelineárne analýzy, teplotné analýzy a tlakové nádoby. Použitím 2D zjednodušenia na konkrétne modely je možné ušetriť významné množstvo času pre analýzu. 2D modely vyžadujú omnoho menej prvkov siete a menej komplexných kontaktných podmienok s porovnaním s 3D modelom. Pre porovnanie simulácie je potom možné výsledky zobraziť v 3D.

SolidWorks Simulation Professional ponúka štyri typy možností 2D zjednodušenia:

  • rovinné napätia
  • rovinné deformácie
  • osová súmernosť
  • teplotné podmienky

";