Modele mieszane. Łączenie siatek różnych typów

Spis tresci

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Połączenie modelu przestrzennego z powłokowym lub belkowym

1.1 Ćwiczenie. Zginanie wspornika

Naszym celem będzie wyznaczenie maksymalnego poziomu naprężeń i maksymalnego ugięcia we wsporniku pokazanym wyżej. Zrobimy to za pomocą 3 modeli:

  1. Przestrzennego
  2. Mieszanego: przestrzenny + belka
  3. Mieszanego: przestrzenny + powłoka wygenerowana w oparciu o powierzchnie środkową

1.1.1 Opracowanie modelu

  1. Opracuj szkic przekroju wspornika pokazany na rysunku wyżej.
  2. Wygeneruj model przestrzenny przez wyciągnięcie szkicu o 30 mm w kierunku prostopadłym do jego płaszczyzny.

  3. Dodaj dwa otwory ∅8 w środku płaskich odcinków podstawy w miejscach, które (zwykle błędnie:-)) uważasz za odpowiednie

  4. Dodaj płaszczyznę pomocniczą, równoległą do ściany tylnej wspornika i oddaloną od niej o 30 mm. Za pomocą tej płaszczyzny przetnij model i nie scalaj powstałe części.
  5. Przypisz do modelu dowolny sensowny materiał

1.1.2 Model obliczeniowy nr 1: przestrzenny

  1. Utwórz nowe badanie statyczne o nazwie 3D

  2. Umocuj i obciąż model zgodnie z rysunkami

  3. Zwróć uwagę, że SWS zauważył to, że nasz model składa się z dwóch niezależnych części. Części te zostały domyślnie sztywnie połączone ścianami (dokładniej - powiązane) ze sobą, co pozwoli nam automatycznie wygenerować wspólna siatkę dla całego modelu.
  4. Wygeneruj siatkę domyślną, sprawdź jak ona wygląda na granicy dwóch ciał. Czy jest to jedna wspólna siatka, czy raczej dwie osobne dopasowane do siebie?
  5. Poprzez zagęszczanie siatki w odpowiedniej strefie sprowadź poniżej 10% różnice pomiędzy maksymalnym naprężeniem zredukowanym obliczonym elementowo i węzłowo.
  6. W celu porównania z wynikami dla następnych modeli, zapisz maksymalne wartości naprężeń zredukowanych i przemieszczenia.

1.1.3 Model obliczeniowy nr 2: przestrzenno-belkowy

Wspornik zawiera dość długą część poziomą o stałym przekroju, którą można zamodelować za pomocą elementów belkowych.

  1. Utwórz duplikat poprzedniego badania pod nazwą 3D+belka
  2. Przekształć poziomą część wspornika na belkę: na drzewku - PPM na odpowiedni obiekt bryłowy, zaznacz Traktuj jako belkę

  3. SWS zwykle nie radzi sobie z wygenerowaniem osi belki, więc PPM na Grupa połączeń, Edytuj
  4. W oknie Edytuj połączenia kliknij na Obliczaj i zaznacz opcję Wyświetlaj oś obojętną

W tym momencie dochodzimy do najbardziej neuralgicznego punktu tej analizy - utworzenia połączenia pomiędzy modelem przestrzennym i belkowym. Bardzo często SWS potrafi sam znaleźć odpowiednie elementy modelu (w naszym przypadku ścianę części 3D i "kulkę"-złącze na końcu belki), ale czasem trzeba mu pomóc. Dlatego niżej zostaną przedstawione dwie różne metody tworzenia połączeń.

1.1.3.1 Połączenie modeli 3D i belkowego: metoda automatyczna
  1. Na drzewku: PPM na Połączenia, wybierz Zestaw kontaktowy
  2. W oknie Zestawy kontaktowe zaznacz opcję Automatycznie znajdź zestawy kontaktowe

  3. Pozostaw bez zmian zaznaczoną opcję domyślną Dotykające ściany ① (w naszym przypadku ściany dwóch części wspornika faktycznie dotykają się), zaznacz obydwie części wspornika ②, wybierz typ kontaktu Wiązanie ③ oraz naciśnij Znajdź zestawy kontaktowe ④. Nazwa utworzonego wiązania pojawi się w oknie Wyniki. Naciśnij i potwierdź utworzenie nowego zestawu przez OK.

Uwaga praktyczna. Plik pomocy SWS najpierw optymistycznie zapewnia nas, że:

"Wiązanie belek ze skorupami lub ścianami brył jest wykonywane automatycznie dla stykających się komponentów"

ale później uczciwie przestrzega:

"Narzędzie automatycznego wykrywania może nie znaleźć wszystkich oczekiwanych zestawów kontaktowych. Może ono również znaleźć dodatkowe, niepożądane zestawy kontaktowe."

Wniosek: w życiu tym wiązaniem bywa różnie, dlatego warto poćwiczyć "wariant B", którym jest opisana niżej metoda "ręcznego" definiowania zestawów kontaktowych. W odróżnieniu od metody automatycznej, metoda "ręczna" (teoretycznie) działa zawsze.

1.1.3.2 Połączenie modeli 3D i belkowego: metoda ręczna
Jeżeli już utworzyłeś zastaw kontaktowy automatycznie, to przed powtórnym utworzeniem go ręcznie musisz usunąć pozycję Zestawy kontaktowe z drzewka.
  1. W tej operacji musimy mieć możliwość kliknięcia na niewidoczną obecnie ścianę kontaktową bryłowej części naszego modelu. Ukryj część belkową wspornika, muszą pozostać widocznymi tylko "kulki" na jej końcach.
  2. Na drzewku: PPM na Połączenia, wybierz Zestaw kontaktowy.
  3. Pozostaw bez zmian domyślną opcję Wybierz ręcznie zestawy kontaktowe (pozycja ① na rysunku niżej)

  4. Wybierz typ kontaktu Wiązanie ②, w pierwszym oknie wyboru (niebieskim) zaznacz ikonkę Połączenia ③ i kliknij na "kontaktowy" koniec-kulkę naszego modelu belkowego. W oknie drugim oknie wyboru (czerwonym) ma być nazwa ściany kontaktowej obiektu bryłowego ④ (przyda się operacja Wybierz inny lub ukrywanie jednej z części modelu), .
1.1.3.3 Modyfikacja obciążenia, obliczenia i analiza ich wyników
  1. Wygeneruj siatkę wstępną, wyświetl ją w postaci domyślnej (przy uproszczonym widoku części belkowej) oraz przy renderowaniu belki (PPM na Siatka, Renderuj profil belki).

  2. Warto zauważyć, że obciążenie, które wcześniej było przyłożone do ściany, nie zostało automatycznie przeniesione do odpowiedniego końca belki. Dlatego ewentualne obliczenia będą dawać niepoprawne wyniki (dziwnie, że SWS ich w ogóle przeprowadza dla obciążenia, które działa na nie istniejąca ścianę. To kolejny błąd w programie).
  3. Poprzez edycję obciążenia przenieś go ze ściany do zaznaczonego "kulką" końca belki.
  4. Przeprowadź obliczenia. Zwróć uwagę, że SWS nie jest w stanie jednocześnie wyświetlić wyniki dla przestrzennej i belkowej części modelu. W celu przełączenia pomiędzy wynikami dla różnych części modelu: PPM na odpowiedni wynik, Edytuj definicje, wybierz albo Bryły i skorupy, albo Belki
  5. Podobnie jak w poprzednim przypadku zagęść siatkę w części przestrzennej do uzyskania zbieżnego wyniku. Porównaj otrzymane maksymalne wartości naprężeń i ugięcia z analogicznymi wartościami dla modelu przestrzennego.

1.1.4 Model obliczeniowy nr 3: przestrzenno-powłokowy

  1. Utwórz ponownie duplikat pierwszego badania tym razem pod nazwą 3D+powłoka środkowa. Jeżeli potrafisz, najlepiej wcześniej dodać nową konfigurację do naszego modelu

  2. Wygeneruj powierzchnie środkową dla poziomej części modelu, usuń z analizy niepotrzebny obiekt bryłowy

  3. Dla obiektu powłokowego wybierz typ powłoki i podaj jej grubość. Zwróć uwagę na poprawność definicji górnej i dolnej powierzchni.

  4. Sprawdź poprawność umocowania i obciążenia.
  5. Uwaga! Następny krok ponownie jest zbędny (przynajmniej teoretycznie), bo SWS może sam rozpoznać taki prosty zestaw kontaktowy. Ale warto poćwiczyć zapasowe półautomatyczne rozwiązanie. Utwórz nowy zestaw kontaktowy ręcznie:
    1. Zaznacz opcję Automatycznie znajdź zestawy kontaktowe
    2. Wybierz opcję Znajdź krawędź skorupy - bryłowe skorupowe pary ścian
    3. Zaznacz kontaktujące części - podstawę wspornika oraz środkową powierzchnie części powłokowej
    4. Naciśnij Znajdź zestawy kontaktowe. Niżej pojawi się nazwa zestawu.

  6. Wygeneruj siatkę wstępną. Zwróć kolejny raz uwagę na orientację góra/dół siatki w części powłokowej i ewentualnie skoryguj ją.
  7. Przeprowadź obliczenia na wstępnej i zagęszczonej siatkach (tym razem nie ma potrzeby poprawiania miejsca przyłożenia obciążenia, cud:-)!). Przeanalizuj ich wyniki i porównaj z poprzednimi

2 Połączenie modelu powłokowego z belkowym

Praca z modelami powłokowymi i belkowymi upraszcza się, jeżeli odpowiednie części konstrukcji zaprojektowano za pomocą modułów "Konstrukcje spawane" lub "Arkusz blachy". W tym przypadku tworząc model obliczeniowy SWS od razu przekształca poszczególne części modelu CAD na belki lub powłoki. Niżej zostanie pokazany przykład, w którym tylko "belkowa" część konstrukcji będzie wykonana w "belkowym" module "Konstrukcje spawane". Powłokowa część modelu będzie utworzona ręcznie, za pomocą powierzchni referencyjnej.

2.1 Opracowanie modelu wstępnego

Opracuj wstępny model CAD konstrukcji pokazanej wyżej, wykonując następujące operacje:

  1. Utwórz podstawę modelu jako płaskownik o wymiarach 160×40×4
  2. Za pomocą szkicu 3D lub 2D dodaj do podstawy oś rury jako linię o długości 100 mm. Oś ta ma być prostopadłą do płaszczyzny podstawy i zaczynać się od środka jednej z jej powierzchni.
  3. W modułu "Konstrukcje spawane" zamień oś na rurę o przekroju ∅21,3×2,3
  4. Przypisz do całego modelu dowolny stosowny materiał

2.2 Obliczenia

  1. Utwórz nowe badanie statyczne.
  2. Przekształć przestrzenny model podstawy na powłokę:
  3. Zdefiniuj obciążenie: siła 500 N, przyłożona na wolnym końcu belki, kierunek zbieżny z kierunkiem dłuższej krawędzi podstawy
  4. Zdefiniuj umocowanie na dwóch krótszych krawędziach referencyjnej powierzchni podstawy. Na jednej z krawędzi ma być brak przemieszczeń. Umocowanie na drugiej krawędzi ma uniemożliwiać obracanie się całego modelu, ale pozwalać na wszystkie inne typy przemieszczeń i obrotów.
  5. Uwaga! Ten punkt formalnie jest zbędny. Spróbuj przejść do następnego (generacja siatki, itp.). Gdyby automatyczne uwzględnienie kontaktu nie powiodło się, ręcznie zdefiniuj nowy zestaw kontaktowy, który połączy koniec belki z powierzchnią referencyjną powłoki
  6. Utwórz siatkę wstępną i sprawdź poprawność orientacji powierzchni powłoki. Zmień ją jeżeli jest to potrzebne.
  7. Przeprowadź obliczenia, sprawdź ich wyniki. Zwróć uwagę na to, w jaki sposób siatka na części powłokowej uwzględnia kształt przekroju belki.

3 Zadanie do samodzielnego wykonania

Zaprojektuj wspornik podobny do pokazanego na rysunku oraz sprawdź jego wytrzymałość statyczną. Wspornik jest mocowany do ściany za pomocą 4 śrub, obciążony siłą na końcu "belkowej" części. Podstawa wspornika ma być opracowana za pomocą modułu "Arkusz blachy", reszta - za pomocą modułu "Konstrukcję spawane". Podobno w tym przypadku można nie definiować zestawu kontaktowego, bo program zrobi to sam.

4 Dodatkowe źródła informacji

Analiza kontaktowa została dość szczegółowo opisana w dokumentacji SWS:

  1. Wersja lokalna: plik pomocy SWS, rozdział "Analiza kontaktowa"
  2. Wersja sieciowa: dla SW 2016


© I.Rokach, 2014-17, v.1.2.0, 15.01.2017, dla SOLIDWORKS Simulation 2016 Edu
Zanim wydrukujesz pomyśl o środowisku