Obliczenia strukturalne wyprasek – poznaj korzyści z połączenia mocy obliczeniowej SOLIDWORKS Plastics + Simulation

SOLIDWORKS Plastics to rozwiązanie pozwalające przenieść na ekran komputera pełen proces wtrysku tworzyw sztucznych. Tym samym jest to nieoceniona pomoc przy weryfikacji produktu na każdym etapie projektowania i produkcji. Narzędzie posiada wbudowaną szeroką gamę funkcjonalności umożliwiającą dogłębny wgląd operatora systemu w fazę chłodzenia, wypełnienia, dopakowania oraz paczenia komponentu (mowa tutaj o ocenie wystarczalności zadanego ciśnienia wtrysku, szybkości wtrysku, czasu wypełnienia i wielu innych). Co więcej, rozwiązanie posiada bogatą bibliotekę danych materiałowych pozwalającą uniknąć żmudnego przepisywania danych materiałowych z kart technologicznych.

Wypraski jednak często są elementami nośnymi konstrukcji. Co za tym idzie, niezmiernie istotnym aspektem walidacji wytrzymałościowej jest również analiza strukturalna metodą elementów skończonych z możliwością uwzględnienia naprężeń resztkowych zamkniętych w komponencie po procesie wtrysku. Na taki rodzaj analiz pozwala połączenie mocy obliczeniowych dodatku SOLIDWORKS Plastics i dodatku do analiz strukturalnych MES – SOLIDWORKS Simulation.

Jak wygląda przepływ pracy?

Rozważmy część przedstawioną na rysunkach poniżej. Jest to komponent składający się z kilku obiektów bryłowych, gdzie jednym z nich jest zamodelowany wlew. Zdefiniowana została analiza wtrysku w module SOLIDWORKS Plastics uwzględniająca nie tylko etap wypełnienia oraz dopakowania ale też chłodzenie (reprezentacja graficzna kanałów z chłodziwem, w tym przypadku wodą, została zobrazowana na rysunku drugim).

Rys. 1 Część wieloobiektowa poddawana analizie

Rys. 2 Rozważany komponent wraz z wizualizacją kanałów chłodzących (SW Plastics)

W momencie gdy solver obliczeniowy zakończy swoją pracę, operator systemu może zapoznać się z wynikami charakterystycznymi dla modułu SOLIDSORKS Plastics. Aby przeprowadzić analizę strukturalną niezbędna będzie jednak zmiana środowiska pracy na dodatek SOLIDWORKS Simulation. Rozpocznijmy przygotowania do analizy wytrzymałościowej od wyeksportowania naprężeń szczątkowych z SOLIDWORKS Plastics. Aby to zrobić wystarczy kliknąć prawym przyciskiem myszy na zakładkę „Results”/Wyniki, a następnie wybrać wiersz „Export”.

Rys. 3 Zakładka eksportu w SOLIDWORKS Plastics

Wspomniana zakładka umożliwi użytkownikowi wybór rozszerzenia do jakiego mają być zapisane wyniki. Funkcjonalność pozwala również na usunięcie z eksportowanego pliku informacji o wkładkach zastosowanych w formie wtryskowej. Wybór z rozwijalnego menu wiersza „SOLIDWORKS Simulation” poskutkuje eksportem pliku o rozszerzeniu .POE, który jest jednym z wielu formatów czytelnych dla dodatku do analiz strukturalnych.

Rys. 4 Wybór rozszerzenia eksportowanego pliku

Aby zaimportować naprężenia resztkowe do badania MES należy w drzewku symulacji rozwinąć zakładkę „Obciążenia zewnętrzne”, a następnie wybrać „Naprężenia istniejące wewnątrz formy”. Reszta definicji symulacji nie różni się niczym od analiz komponentów wytwarzanych innymi metodami: użytkownik może zdefiniować właściwości materiałowe, połączenia, umocowania, dodatkowe obciążenia, a ostatecznie i siatkę dyskretyzacyjną będącą ostatnim krokiem przez przystąpieniem do obliczeń. Warto podkreślić, że siatka elementów skończonych nie musi być podobnej gęstości jak ta wykorzystywana na etapie analizy wtrysku – zaawansowany algorytm mapujący pozwala na skuteczne wychwytywanie węzłów obliczeniowych i przypisanie im odpowiednich wartości nawet w przypadku rozbieżności między modelami dyskretnymi.

Rys. 5 Rozwinięty pasek obciążeń zewnętrznych w dodatku SOLIDWORKS Simulation

Rys. 6 Definicja nieliniowego materiału (krzywa rozciągania)

Moduł postprocessingu/weryfikacji wyników nie traci na bogactwie funkcjonalności względem innych badań strukturalnych. Prócz naprężeń zredukowanych czy przemieszczeń mamy możliwość uzyskania dogłębnego wglądu w odkształcenia plastyczne (jeśli badanie zawiera nieliniowy model materiałowy), błąd energii, zapasy bezpieczeństwa i wiele innych. Poniżej została przedstawiona animacja zachowania komponentu w arbitralnym stanie wytężenia. Przy powiększonej skali deformacji (tutaj 5) świetnie widać jak naprężenia resztkowe „ściągają” komponent do środka powodując jego pofalowanie.

Ograniczenia

Współpraca między narzędziami IN-CAD ma wiele zalet na czele których na pewno należy umieścić m.in. pełną asocjatywność z rozwiązaniem CAD (jakiekolwiek zmiany poczynione w geometrii będą automatycznie rozpropagowane do modułów numerycznych) oraz intuicyjność użytkowania. Analizy dwuetapowe na modułach Plastics i Simulation niosą jednak ze sobą trzy ograniczenia:

Siatka z ramienia SOLIDWORKS Plastics musi być siatką bryłową

Materiał po stronie SOLIDWORKS Plastics musi być liniowy izotropowy (dopiero w Simulation mamy możliwość uwzględnienia wszelkiego rodzaju nieliniowości)

Komponent poddawany analizie musi być jedną częścią (nawet wieloobiektową, ale jednak jedną częścią)

W przypadku gdyby wymienione ograniczenia okazały się być kluczowym czynnikiem w rozmowach o potencjalnym wdrożeniu należy podkreślić, że istnieją alternatywy! Platforma cyfrowa 3DEXPERIENCE będące swego rodzaju „starszym bratem” dodatków od SOLIDWORKS wynosi matematykę i zakres definicji materiałowych na nowy poziom. Prócz najmocniejszych na rynku solverów uzyskujemy dostęp do czytelnych narzędzi PDM/PLM nie tracąc asocjatywności ze znanym SOLIDWORKS!

Licencjonowanie

Czasami jest tak, że jednostka projektująca przeprowadza analizy wytrzymałościowe jedynie wtedy, gdy uzna tą potrzebę za uzasadnioną, być może jedynie przez krótki okres w roku. W takim wypadku warto rozważyć metodę licencjonowania inną niż wieczystą – trzymiesięczną lub roczną. Po więcej informacji handlowych lub technicznych zapraszamy do kontaktu z DPS Software!

Post: Obliczenia strukturalne wyprasek – poznaj korzyści z połączenia mocy obliczeniowej SOLIDWORKS Plastics + Simulation