SOLIDWORKS Simulation: Ręczne obliczenia vs SOLIDWORKS Simulation

„Nie potrzebujemy symulacji ponieważ wykonujemy ręczne obliczenia” – takie zdanie często słyszymy w firmach z branży mechanicznej, gdy pragniemy zainteresować ich rozwiązaniami informatycznymi do analiz wytrzymałościowych: SOLIDWORKS Simulation.

Faktycznie obliczenia ręczne, ewentualnie wspomagane arkuszem kalkulacyjnym, są szeroko używane i dobrze akceptowane. Powiedzmy jednak obiektywnie jakie są ograniczenia tej metody testowania projektów:

• dużo założeń/uproszczeń (geometria, obciążenia, tolerancje, …),
• Wyniki często tylko dla wybranych punktów,
• brak wizualizacji,
• zmiany wymagają dużo czasu
• tylko mała część problemów może być analizowana (najczęściej tylko statyka)

Nim odniesiemy się do korzyści SOLIDWORKS Simulation zróbmy szybki przykład:

Belka wspornikowa poddawana jest obciążeniu skupionemu (F = 1 funt) na swobodnym końcu. Należy określić ugięcia na swobodnym końcu oraz średnie naprężenie ścinające: Wymiary wspornika: L = 10″, h = 1″, t = 0.1″:

Rozwiązanie analityczne:

Ugięcie krawędzi swobodnej: UY = (F*L3 ) / (3 * E * I )

Średnie naprężenie ścinające: τ_{xy śr} = V / (t * h)

gdzie:

• L: Długość belki
• E: Współczynnik sprężystości
• I: Moment bezwładności obszaru
• V: Siła ścinająca
• t: Grubość belki
• h: Wysokość belki

Wyniki:

UY= 0,001333 cala

τ_{xy śr} = 10 psi

Przeanalizujmy teraz ten scenariusz ugięcia belki wspornikowej w programie SOLIDWORKS Simulation:

Etap preprocesingu (definicja przypadku) plus obliczeń serwera trwała ok. 2min.

Otrzymane wyniki:

Na wykreślonych przemieszczenich w kierunku Y odczytujemy wartość ugięcia. Tu:

UY= 0,001344 cala

Na wykresie naprężeń ścinających (TauXY) odczytujemy średnią wartość:

τ_{xy śr} = 9,9407 psi

Powyższy przykład demonstruje dokładność analizy statycznej oprogramowania SOLIDWORKS Simulation.

Warto w tym miejscu zwrócić szczególną uwagę na korzyści z symulacji:

• Te same rezultaty przy uproszczeniach, ale zwykle szybciej uzyskane, zwłaszcza przy zmianach
• Wyniki dla pełnych geometrii i złożeń (powyższy przykład to tylko prosta belka)
• WIZUALIZACJA: Informacja jak się zachowuje produkt pod obciążeniem !
• Przycinanie Izo, przycinanie przekroju czy sonda na wykresie modelu
• Zbadaj istotne aspekty konstrukcji, których nie liczysz na papierze (stabilność, drgania, dynamika…)
• Symulacja problemów gwarancyjnych, przeciążeń.