Simulacije

SOLIDWORKS SimulationXpress je simulacijski modul, ki deluje na principu metode končnih elementov. Omogoča vam preračun preproste analize kosa z enim telesom. SOLIDWORKS SimulationXpress je vključen v vsaki verziji SOLIDWORKS-a (tudi v SOLIDWORKS Standard in SOLIDWORKS Professional).

SOLIDWORKS SimulationXpress lahko najdete pod “Tools“:

Klub temu, da je SOLIDWORKS SimulationXpress vključen v vseh verzijah SOLIDWORKS-a, ga je za uporabo potrebno še aktivirati. Postopek aktivacije je prikazan na našem forumu na sledeči povezavi: https://forum.ib-caddy.com/viewtopic.php?f=4&t=297&p=476

Uporaba SOLIDWORKS SimulationXpress-a

Ko je SOLIDWORKS SimulationXpress aktiviran in zagnan, se pojavi SimulationXpress čarovnik v Task Pane panelu na desni strani ekrana. Čarovnik vas vodi skozi nastavitve in pogon analize. Na ta način lahko tudi uporabniki, ki niso domači v simulacijah, pripravijo analizo po korakih v čarovniku.

Fixtures – vpetja

Prvi korak pri pripravi analize je določitev kje bo vaš kos vpet v prostor. To je potreben korak, saj bi brez vpetij kos “plaval” v zraku. Vsaj ena izbira mora biti določena. Na sledeči sliki lahko vidimo, da je izbrana ena površina, kjer se pojavijo zelene puščice, ki nakazujejo, da smo na tej površini omejili vseh 6 prostorskih stopenj.

Loads – obremenitve

Drugi korak vključuje definicijo obremenitev. V SOLIDWORKS SimulationXpress lahko definiramo dve vrsti obremenitev – sila in pritisk. Obremenitve definiramo na površine, kjer se pojavijo puščice, ki nakazujejo obremenitev.

Material

Za preračun premikov in napetosti, moramo definirati materialne lastnosti. To pomeni, da moramo definirati material. SOLIDWORKS SimulationXpress preračunava samo linearne statične analize – nelinearnih pojavov, kot je plastična deformacija, se ne preračuna.

Run – pogon simulacije

Pred pogonom analize, je potrebno določiti mrežo. To vpliva na natančnost rezultatov. Bolj fina mreža pomeni bolj natančne rezultate a bo preračunski čas zato daljši. Mrežo se spremeni pod “Run”→”Change settings”.

Results – rezultati

Ko se analiza preračuna, vidimo deformacijo geometrije. Ta deformacija je ponavadi skalirana, da se rezultati vidijo čim bolj nazorno. Skaliranost deformacije se vidi v zgornjem levem kotu grafičnega okna.

Tukaj imamo dve možnosti: lahko nadaljujemo ali pa se vrnemo nazaj in spremenimo nastavitev analize. Če nadaljujemo lahko vidimo rezultate deformacije, napetosti in faktorja varnosti.

Po pregledu rezultatov, lahko generirate poročilo v Microsoft Word formatu. Model lahko izvozite tudi v eDrawings formatu, da lahko ostali uporabniki, ki nimajo dostop do SOLIDWORKS-a, pregledajo model in rezultate analize.

SOLIDWORKS SimulationXpress je izredno uporabno orodje s katerim lahko htro in preprosto preračunamo vpliv obremenitev na naš kos. S temi podatki lahko izdelamo boljšo verzijo kosa, zmanjšamo število prototipov,… Če moramo pripraviti analizo na bolj kompleksni geometriji, ima SOLIDWORKS v svoji ponudbi bolj napredne simulacijske produkte. Analize v SOLIDWORKS Premium paketu nam na primer že omogočajo preračun obremenitev na sestavih.

Pri simulacijah se je potrebno zavedati, da so rezultati ocene poenostvljenih robnih pogojev in modelov ter jih je potrebno preveriti v realnosti.

Več informacij o Simulacijskih produktih SOLIDWORKS-u lahko najdete na https://solidworks.ib-caddy.com/products/simulation.php

Ta prispevek je nadaljevanje prispevka o modeliranju zaponke (klipsne). V prejšnjem prispevku, imenovanem »Modeliranje zaponke (Razvoj zaponke 2. del)«, smo pogledali zasnovo sestava in na grobo pogledali postopke modeliranja sestava.

Tokrat bomo, kot že nakazuje naslov, model simulirali v SOLIDWORKS Simulation paketu in preverili, ali bo zaponka zdržala obremenitve zapiranja in odpiranja. To pomeni, da bomo pripravili dve analizi. Prva analiza bo predstavljala zapiranje zaponke. V tej analizi bomo počasi stisnili en del zaponke v drugega. To bo dinamična oz. časovno spremenljiva analiza. Pri drugi analizi pa bomo simulirali le moški del zaponke in zatiče obremenili z veliko silo, da vidimo, če material popusti. V nasprotju s prejšnjo analizo bo ta statična.

Ker uporabljamo plastiko, ki se obnaša nelinearno, morata obe analizi biti nelinearni. S tem se torej omejimo na nivo SOLIDWORKS Simulation Premium, ki vključuje nelinearne in dinamične analize. Prav tako bomo pripravili novo konfiguracijo izdelka, ki bo razrezana po sredini. S tem bomo definirali simetrično ravnino in v resnici analizirali le polovico zaponke. Na tak način bomo lahko do rezultatov prišli hitreje.

Pripravimo našo prvo analizo: Začeli bomo z po sredini razrezanim modelom.

Prvi korak je po navadi definicija materialnih lastnosti. V našem primeru smo definirali za material ABS plastiko. Sledil definicija kontaktov. S kontakti definiramo programu katere površine lahko pridejo v stik in kakšen naj ta stik bo. Za naše potrebe smo izbrali »No Penetration« kontakt. To pomeni, da izbrane površine delujejo kot realni kosi in se ne morejo ugrezati en v drugega.

Sledi definicija vpetij v prostor in obremenitev. Tokrat našega modela ne bomo obremenili s silo ali pritiskom temveč bomo definirali premik. Na modelu imamo 4 vpetja:

• Ženski del modela fiksiramo v prostor s »Fixed« vpetjem.
• Obe polovici modela vpnemo na spodnji strani na način, da se lahko premikata le po spodnji površini. To je vpetje »Roller/Slider«.
• Na moškem delu zaponke smo definirali premik za 30 mm proti ženskemu delu. Izbrali smo 30 mm, ker sta dela zaponke razmaknjena za 30 mm. Premik se ne zgodi linearno. Prvi del premika je linearen od 0 s do 1 s, nato pa se premik ustavi za 0,2 s.
• Zadnje vpetje je simetrija – »Symmetry«, ki je definirana preko razrezane površine.

Na koncu celoten model še razdelimo na končno število malih delčkov. Po tem postopku se imenuje  tudi metoda preračuna – metoda končnih elementov. Postopek razbitja geometrije na male kose se imenuje mreženje. Mreža mora biti v osnovi na območjih, kjer bo prihajalo do večjih napetosti oz. specifičnih deformacij, bolj fina. To vidimo tudi na spodnji sliki.

Sledi le še preračun in pregled rezultatov. Ker je to dinamična analiza, je smiselno pregledati rezultate kot video.

Pripravimo še drugo analizo. To bo statična analiza, ker nas ne zanima dinamični odziv sistema. Zanima nas le končno stanje. To bo analiza le na moškem delu modela. Material je še vedno ABS. Kontakt je definiran  na površinah, ki lahko pridejo v stik in je prav tako kot v prejšnji analizi »No Penetration«. Vpetji sta tokrat le dve – simetrija in fiksiranje telesa. Na zunanjo površino jezičkov smo definirali 100 N v smeri puščic.

Pod rezultati vidimo, da s silo 100 N stisnemo jeziček popolnoma k osrednjem stebru in takrat je največja napetost v materialu 214 MPa.

S simulacijama lahko vidimo, če je naš izdelek ustrezen. Ta izdelek lahko nato tudi optimiziramo – uporabimo drugo geometrijo, drug material, …

S tem smo končali drug prispevek o zaponki. Naslednji prispevek bo o izdelavi renderja zaponke z orodji SOLIDWORKS.