Mehanizmi niso sodoben izum – v takšni ali drugačni obliki se pojavljajo že zelo dolgo. Razlika pa je v tem, da imamo danes na voljo moderna orodja, s katerimi lahko različne mehanizme analiziramo in ocenimo njihovo delovanje, ne da bi morali izdelati prototipe ali pa ročno računati in dimenzionirati posamezne člene.
Eden izmed takšnih programov je SOLIDWORKS Motion, ki temelji na tehnologiji MSC.ADAMS. Orodje omogoča natančno kinematično in dinamično analizo 3D modelov, kar inženirjem bistveno olajša razvoj in optimizacijo zasnov.
Postavitev sestava
Pri analizi je ključno, da obravnavamo sestav, saj posamezen kos sam po sebi težko predstavlja mehanizem. Pomembno je tudi, da sestav ni popolnoma določen – imeti mora dopuščene določene prostostne stopnje, ki jih želimo analizirati. Najboljši pristop je, da pripravimo dve ločeni konfiguraciji:
- v prvi je sestav polno določen, kar nam omogoča preverjanje pravilne geometrije in povezav,
- v drugi pa ima sestav dopuščene prostostne stopnje, ki omogočajo analizo gibanja ter sil, ki se pri tem pojavijo
Definicija gibanja
Ker govorimo o simulaciji gibanja, moramo najprej določiti gibanja ali druge omejitve, ki jih želimo upoštevati. V SOLIDWORKS Motion imamo na voljo naslednje možnosti:
- Motor – splošna nastavitev pogona
- Rotary Motor – rotacijski motor (npr. elektromotor)
- Linear Motor – linearni motor (npr. hidravlični ali pnevmatski cilinder)
- Path Mate Motor – motor, vezan na path mate omejitev; uporaben za opis kompleksnejših gibanj, npr. robotskih rok
- Spring – vzmet
- Damper – dušilka
- Force/Torque – zunanja sila ali navor
- Contact – simulacija stika med površinami
- Gravity – gravitacija
Podrobne nastavitve vsake od teh možnosti so najbolje opisane v priročniku, kjer so prikazane tudi njihove posebnosti in omejitve.
Za naš primer bomo uporabili rotacijski motor ter gravitacijo v globalni Z-smeri.
Nastavitve simulacije
Kot pri vsaki simulaciji imamo tudi v SOLIDWORKS Motion na voljo več nastavitev, ki določajo, kako bo program izvedel analizo. Te nastavitve močno vplivajo na natančnost rezultatov ter na čas trajanja izračuna. Med pomembnejše spadajo:
- Število sličic na sekundo (Frames per Second) – določa, kako pogosto program zajema podatke in prikazuje gibanje. Višje število sličic omogoča bolj podroben prikaz, a hkrati podaljša čas izračuna.
- Natančnost kontaktov – pomembna pri simulacijah, kjer pride do stika med deli. Višja natančnost pomeni bolj realistične rezultate, vendar zahteva več računskih virov.
- Druge nastavitve – vključujejo parametre za integracijo, toleranco napak, trajanje simulacije ter druge napredne možnosti.
Pravilna izbira nastavitev je ključna, saj predstavlja kompromis med hitrostjo simulacije in natančnostjo rezultatov.
Nekoliko pomembnejše so napredne nastavitve, ki zahtevajo več tehničnega znanja, saj je pri njih ključno razumeti, kaj dejansko počnemo. Pri teh nastavitvah lahko izbiramo tip integratorja, ki določa način, kako program numerično rešuje problem, kar vpliva na to, ali bo analiza bolj osredotočena na natančnost ali na hitrost računanja, glede na cilje simulacije. Prav tako lahko določimo korak integratorja, to je časovni korak, s katerim program izvaja izračune, manjši korak pomeni večjo natančnost, vendar tudi daljši čas simulacije. Pomembno je tudi število iteracij, ki določa, kolikokrat program ponovi računanje znotraj posameznega koraka, da zagotovi stabilnost in konvergenco rezultatov. Pravilna nastavitev teh parametrov je ključna, saj lahko napačne vrednosti vodijo bodisi v predolge čase računanja bodisi v netočne rezultate.
Nastavitev grafov
Iz same animacije težko izvemo vse bistvene podatke, zato je pomembno definiranje grafov, ki nam pomagajo bolje razumeti rezultate simulacije. V SOLIDWORKS Motion imamo na voljo več kategorij rezultatov, od pomikov in rotacij do sil, momentov in potrebne moči za delovanje posameznih členov mehanizma. Te rezultate lahko prikažemo skozi čas, po posameznih sličicah (frame) ali v primerjavi z drugo veličino. Program omogoča tudi združevanje različnih veličin v en graf, kar nam pomaga povezati dogajanje v mehanizmu in bolje razumeti, kako posamezni parametri vplivajo drug na drugega.
Obremenitve dela
V sestavu je vsak del izpostavljen različnim obremenitvam, ki izhajajo iz gibanja, kontaktov, gravitacije in drugih sil. Program omogoča izračun napetosti, deformacij in faktorja varnosti za posamezne dele. Pomembno pa je razumeti, da se sam izračun gibanja še vedno izvaja na podlagi modela togih teles, kar pomeni, da simulacija ne upošteva deformabilnosti med samim gibanjem.
Če želite sami preizkusiti te deajvnosti so vam spodaj na voljo potrebne datoteke.
Če vas zanima več o SOLIDWORKS Motion nam pišite na info@ib-caddy.com ali pa nas pokličite na (01) 566 12 55.