SolidWorks Simulation Professional

Balíček SolidWorks Simulation Professional rozšiřuje základní Simulation Standard o řešení následujících úloh:

Součástí balíčku SolidWorks Simulation Professional je i nástroj pro pohybové simulace SolidWorks Motion včetně pohybových simulací založených na událostech.

Popis úloh a simulací

Výpočet rezonančních frekvencí

sim plechyKaždá struktura má tendence při určitých frekvencích nadměrně vibrovat; tyto frekvence se nazývají vlastní nebo rezonanční frekvence. Frekvenční analýza je proto velice důležitá pro ty součásti, které pracují pod vibračním nebo rotačním zatížením. V rámci frekvenční úlohy je možné snadno zjistit právě vlastní frekvence a tvary kmitání pro díly i sestavy. Konstruktér se pak díky této znalosti může lehce vyhnout rezonancím, které by mohly snadno poškodit celý mechanismus. Frekvenční analýza zajistí:

  • Zjištění zadaného počtu vlastních tvarů nebo všech tvarů do určité frekvence
  • Analýzu objemových dílů i sestav, skořepin i nosníků
  • Izotropní a ortotropní materiály
  • Vliv předpjetí na tuhost (síla, tlak, gravitační a odstředivá síla)

Vzpěr a předpověď zborcení

sld pre linearni statikaTenké, subtilní modely s malým průřezem a velkou délkou mohou při axiálním zatížení snadno ztratit stabilitu nebo se zcela zbortit. Proto je důležité u takovýchto modelů provést kontrolu na vzpěr. Výsledek této simulace umožní nejen odhadnout mezní zatížení před kolapsem, ale i tvar zborcení. Analýza vzpěru zajistí:

  • Zjištění mezních zatížení a tvarů zborcení
  • Analýzu objemových dílů i sestav, skořepin i nosníků
  • Izotropní a ortotropní materiály
  • Vliv předpjetí na tuhost (síla, tlak, gravitační a odstředivá síla)

Únava materiálu a životnost

unava materialuOpakované zatěžování a odlehčování (kolísání napětí) dokáže za určitou dobu oslabit součásti i v tom případě, kdy jsou způsobená napětí značně menší než povolené meze napětí. Po určitém počtu takových zátěžných cyklů (otáček motoru, přejezdu vozidla přes konstrukci mostu atp.) bude součást oslabena natolik, že dojde k jejímu selhání (prasknutí). Tento jev je známý jako únava. Simulace únavy dokáže u takovýchto součástí předpovědět jejich životnost při dané velikosti zatížení nebo počtu zátěžných cyklů. Analýza únavy zajistí:

  • Výpočet částečné a celkové životnosti
  • Výpočet životnosti při kombinovaném zatížení
  • Barevné zobrazení výsledného kumulativního poškození, kde jsou názorně vidět místa s největším poškozením součásti

Simulace dopadu či nárazu

droptestSimulace pádu vyhodnocují účinek nárazu dílu nebo sestavy do pevného nebo pružného rovinného povrchu. Typickým případem je upuštění objektu na podlahu. Pádová zkouška v tomto případě představuje výpočet časově závislého děje, používá se explicitní přístup. Pádová zkouška zajistí:

  • simulace pádu pro díly i sestavy
  • nastavení výšky pádu, síly i úhlu dopadu
  • jednoduchý tříkrokový průvodce v prostředí SolidWorks

Teplota při zahřívání a chlazení

teplotni analyzaTeplotní analýza vypočítá rozložení teploty v tělese v důsledku přenosu tepla vedením, prouděním nebo zářením. Ve všech třech případech teče tepelná energie z média s vyšší teplotou do média s nižší teplotou. Převod tepla vedením a prouděním vyžaduje přítomnost přenosového média, zatímco převod zářením ne. Díky teplotní simulaci je tak možné detailně prostudovat vliv tepelných toků a teplotních polí na mechanické vlastnosti teplotou zatížených struktur. Nejdůležitější částí této analýzy je samozřejmě analýza teplotní napjatosti a roztažnosti. Teplotní analýza zajistí:

  • Analýzu objemových dílů i sestav, skořepin i nosníků
  • Izotropní, ortotropní a teplotně závislé materiály
  • Analýzu přenosu tepla vedením, prouděním či sáláním
  • Ustálený tepelný tok
  • Přechodný tepelný tok s časově proměnnými okrajovými podmínkami
  • Časově závislý koeficient proudění tepla a termostaty

Optimalizace návrhu

optimalizace navrhuOptimalizace umožní vytvoření takového návrhu, na který bylo použito nejméně materiálu a zároveň takto navržená součást vydrží pracovat po celou dobu své životnosti bez selhání (prasknutí, přehřátí atp.). Klasický přístup k optimalizaci znamená vyrobit celou sérii fyzikálních prototypů, které samozřejmě značně prodraží a zpozdí celý vývoj. Optimalizační úloha nabízí automatizaci celého průběhu optimalizace, kdy radši než opakováním analýz na různých tvarech a velikostech stejné součásti se používá iteračního přístupu k rychlému nalezení optimálního návrhu. Optimalizace zajistí:

  • zmenšení hmotnosti dílů a sestav při zachování pevnostních vlastností
  • použití jiného materiálu nebo různých dílů v jedné sestavě pro snížení výrobních nákladů
  • zmenšení hmotnosti dílů a sestav při zachování teplotních vlastností
  • zmenšení hmotnosti dílů a sestav při zachování provozních frekvencí mimo oblast rezonancí
  • použití scénářů "co když" pro porovnání úspory nákladů

Analýza tlakových nádob tlakove nadoby

Při návrhu tlakových nádob se klade značný důraz na spolehlivost a bezpečnost zařízení a konstruktéři se při něm řídí závaznými normami. Tyto normy stanoví jasné postupy, jak provádět ověření návrhu zařízení pomocí nástrojú pro výpočet metodou konečných prvků. Jde především výpočet napětí při různých způsobech zatížení působích na zařízení a jejich kombinace.

  • Převzetí výsledků zatížení ze statických studií SolidWork Simulation.
  • Výpočet kombinace lineární kombinace zatížení s definovanými koeficienty A+B+…
  • Výpočet kombinace zatížení metodou součtu čtverců (A2+B2+…)1/2

Zjednodušení na rovinné úlohy zjednoduseni

Určité 3D modely je možné zjednodušit tak, že se dají simulovat i dvourozměrně. Toto 2D zjednodušení je dostupné pro statické a nelineární analýzy, teplotní analýzy a tlakové nádoby studie. Použitím 2D zjednodušení na odpovídající modely lze ušetřit významné množství času pro analýzu. 2D modely vyžadují rapidně méně prvků sítě a méně komplexní kontaktní podmínky v porovnání se 3D modely. Po provedení simulace je pak možné její výsledky zobrazit ve 3D.

SolidWorks Simulation Professional nabízí čtyři typy možností 2D zjednodušení:

  • Rovinné napětí
  • Rovinná deformace
  • Osová souměrnost
  • Teplotní podmínka

";