Projektowanie konstrukcji mechanicznych jest coraz bardziej skupione na konstruowaniu elementów, które mają być jak najbardziej „odchudzone”, zachowując odpowiednią wytrzymałość. Do tego celu bardzo przydatne jest wykorzystywanie komputerowych symulacji przeprowadzanych metodą elementów skończonych (MES).
Bernard Pacula
Aplikacje MES podzielone są na dwie grupy – aplikacje dla konstruktorów, zintegrowane z aplikacjami CAD, oraz samodzielne programy symulacyjne, dedykowane dla inżynierów zajmujących się obliczeniami (tu: wytrzymałościowymi). W przypadku programu Solid Edge, dedykowanym dla konstruktorów-projektantów jest środowisko Simulation, natomiast dla obliczeniowców – program FEMAP. Dla każdego z nich modelerem/preprocesorem, a więc aplikacją przygotowującą model do obliczeń, jest oczywiście Solid Edge. W zależności od typu wykonywanych analiz, należy dobrać odpowiednie rozwiązanie. Dla analizy statycznej, rozpływu ciepła, częstotliwości drgań własnych, jak i wyboczenia, można stosować Simulation. W przypadku dodatkowych precyzyjnych analiz, lub możliwości większego wpływu na model dyskretny należy zastosować FEMAP.
Proces symulacyjny można w uproszczeniu podzielić na kilka kroków:
- Przygotowanie modelu geometrycznego do analizy
- Zdefiniowanie typu analizy
- Utworzenie modelu dyskretnego (siatka elementów skończonych)
- Nadanie utwierdzeń do modelu dyskretnego
- Przyłożenie obciążeń
- Wykonanie symulacje
- Analiza wyników
Pierwszym krokiem przy procesie symulacji jest odpowiednie przygotowanie modelu do symulacji (Rys. 1).
Nie powinien on mieć elementów geometrycznych, które utrudniają utworzenie prawidłowej siatki (mogą to być zarówno małe promienie, sfazowania i otwory, które nie mają znaczenia z punktu widzenia wytrzymałości). Również pewne wybrania mogą zostać usunięte. Model może być zarówno przygotowany bezpośrednio w Solid Edge, jak również może być to plik wczytany z innego formatu.
Rys. 1
Daną geometrię można dowolnie modyfikować. W przypadku naszego modelu widać (Rys. 2), iż ma on małe zaokrąglenia o niewielkim promieniu (A) na większości krawędzi, które jedynie utrudnią utworzenie siatki, a nie będą miały wpływu na wyniki – jedynie zwiększy się wielkość modelu dyskretnego i czas potrzebny na przeprowadzenie analizy. Wynika to z faktu, iż w tym miejscu system musi mocno zagęścić elementy skończone, aby odwzorować taką geometrię.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (96) wrzesień 2015
