A Solidworks Simulation saját fejlesztésű megoldása számos funkcióval segít nekünk szimuláció terén. Nincs ez másképp a peremfeltételek definiálásában sem. A peremfeltételek által tudjuk megadni, hogyan szeretnénk figyelembe venni a valóságot, milyen megközelítéseket alkalmazunk, hogyan írjuk le a feladat fizikáját.
Az előző cikkben láttuk milyen szempontok mentén érdemes egyszerűsíteni a modellt. Nem vettük figyelembe sem a túl részletes, sem az eredményt egyéb okból nem befolyásoló geometriákat. Ez nagyobb, összetettebb modelleknél komoly előkészületet igényel, ami sok időbe telhet. A SOLIDWORKS Simulation integrált szoftver nagy segítséget nyújt ezekben az előkészületekben. Mivel a CAD geometriánk ott lapul a VEM mögött, így az egyszerűsítéseket sokkal könnyedebben, rugalmasabban lehet elvégezni egy ismerős környezetben. Ha szimulációs szoftverünk nem integrálható CAD szoftverbe a modell előkészítése sokkal hosszadalmasabb folyamat lehet, már csak a szoftverek közti átjárás miatt is.
A SOlIDWORKS Simulation segít a peremfeltételek definiálásában, amelyek a valóság megközelítésének legfontosabb alapelemei. Ezek közé tartozik, a tanulmány típusa (lineáris statika, kihajlás, dinamika, nemlineáris statika, stb.), anyagtulajdonságok (lineáris, plasztikus, stb.), a testek közti kapcsolat, megfogások, terhelések.
Ennek a legegyszerűbb módja, hogy semmit ne hagyjunk ki ezek közül, ha végigmegyünk a szimulációs modellfánkon:
Az anyagmegadással nem kell sokat törődnünk. Ha a CAD modellben meg voltak adva az ottani anyagok automatikusan importálódnak a szimulációba is. Arra viszont figyelnünk kell, ha a lineáristól eltérő anyagtulajdonságokat szeretnénk figyelembe venni, azt nekünk kell megadni. Erre tipikus példa a műanyag alkatrészek, amelyeket jelen esetben is vizsgálunk. Azonban nem célszerű egyből a legrészletesebb modellel kezdeni. A Nemlineáris számítás, illetve anyagtulajdonságok, megsokszorozhatják a számítási időt, így az esetleges hibák csak később derülnek ki és a végeredményhez vezető út hosszabb lesz.
Ezeket figyelembe véve először Lineáris statikával kezdek. Az anyagtulajdonságaim importálódtak, kontaktokat pedig magától is kialakít a rendszer, hogy még egyszerűbben tudjuk futtatni a vizsgálatot. Ezek természetesen felülírhatók, ha nem felelnek meg az igényeinknek, de hasznos kiindulási alapot nyújtanak. Ami kizárólag a mi feladatunk az a megfogások, illetve terhelések definiálása. A terhelés a feladatból következik, tehát a készülék súlya, amelyet gravitációval adtam meg.
Először az alsó felületek fixálását definiáltam.
Így a következő peremfeltételek adódtak:
Az ábrát egy, hasznos eszköz, az Interaction Viewer segítségével készítettem, amely megmutatja a kapcsolatokat.
De hogyan értelmezzük ezt az ábrát?
A zöld nyilak jelölik a fixálást. Ez azt jelenti, hogy a kék test alján lévő két kiválasztott felület csomópontjai nem tudnak mozdulni semmilyen irányban. Tehát sem elmozdulni sem deformálódni, mintha a földhöz ragasztották volna őket. A pirossal jelölt felületeket Bonded kontaktot jelölnek, melyet szintén a ragasztáshoz lehet hasonlítani. Itt ugyan a felületek tudnak mozogni és deformálódni, de csak együtt mintha egy végtelenül erős ragasztóval egy testé alakítottuk volna őket. Ez is egy megközelítése a feladatnak. Ám alkalmazhatunk más megközelítéseket, és érdemes is, hogy jobban megismerjük a feladatot.
Nézzük meg, hogy milyen egyéb módok képzelhetőek el:
- Ha végig gondoljuk a fenti példát, felmerülhet a gondolat, hogy vajon tényleg nem deformálódik-e az alsó felület?
- Érthető, hogy azt szeretnénk, ha ez így lenne, de valóban így van-e?
- Próbáljuk ki, ha kisebb felületet fogunk meg, vajon lesz-e hatása az eredményre és ha igen, mekkora?
A lenti képen más peremfeltételeket definiáltam nézzük meg hogyan:
Itt már csak a furatok vannak fixálva. Ez logikusabb megközelítésnek tűnik, hiszen nem az egész alját kentük be ragasztóval, hanem a csavarok által van rögzítve.
Ezzel át is térhetünk egy harmadik megközelítésre mely egy fokkal bonyolultabb:
Láthatjuk, hogy sok új kapcsolattípus került a modellbe a peremfeltételek megadását követően. Ezekről érdemes ejteni néhány szót. Ha úgy nézzük sokféle kapcsolatot meg lehet adni testek közt SOLIDWORKS Simulation-ben. Merev, rugó, csavar, csapágy, csap, hegesztés, zsugorkötés és még néhány. Ha a terheléseket, mint a nyomaték, erő, nyomás értjük hogy hatnak, akkor már csak az alap kapcsolatokkal kell megismerkednünk, illetve feleleveníteni ismereteink a szabadsági fokokkal kapcsolatban és látni fogjuk, hogy a fenti kapcsolóelemek lényegében ezeknek valamilyen speciális kombinációi, melyek sokat segítenek nekünk a modellépítésben.
Kezdjük a szabadsági fokokkal. Ez azt írja le, hogy egy tetszőleges pontunk (csomópont), hogy tud mozogni a térben. Maximum 6 alap irány lehetséges amik a 3 koordináta mentén való elmozdulás illetve ezen koordináta tengelyek körüli forgás.
Természetesen ezeknek a mozgási lehetőségeknek a kombinációja is elképzelhető. Ezt könnyen láthatjuk az alábbi ábrán:
A megfogásokkal, illetve a kapcsolatokkal lényegében ezeket korlátozzuk részben vagy egészben. A csavarkötéseket például nem engedik fel le mozdulni a testet és egy előre definiált erővel kissé össze is nyomják a fej környezetében. Ezen túl mivel összeszorítják a testet a furatok elfordulását is korlátozzák. Ha ezt összehasonlítjuk a furatok fixálásával, ami azt jelenti, hogy a furat felülete semmilyen irányba sem tud elmozdulni, érezhető a különbség.
Most pedig ejtsünk pár szót arról, hogyan és milyen lehetőségeink vannak kapcsolatok meghatározására SOLIDWORKS Simulation-ben. A Bonded (ragasztott) kapcsolattal már megismerkedtünk. Helyette érdemes lehet Contact típust definiálni. Ez áll a legközelebb a valós kapcsolatokhoz itt a testek felültei el tudnak válni, elmozdulni egymáson, sőt akár még súrlódást is tudunk definiálni köztük. Mégsem használjuk ezt minden esetben hiszen amellett, hogy jóval magasabb a számítási igénye a modellt stabilizálni is kell, hogy az ütközéstől eltérő irányokban ne tudjon elmozdulni. Jelen esetben erre szolgál a csavarkötés. A harmadik típusú kontakt a Free elnevezésű. Ez most nincs a modellben. Lényegében azt engedi meg, hogy a különböző testek egymásba tudjanak hatolni. Ez elsőre nem életszerű, de egyrészről csökkenti a számításigényt, másrészről enged némi játékot ha túl merevre sikeredett a modell.
Az ábrán látszik, hogy a rúd és a tartó közt Contact típust definiáltam, illetve csavarral rögzítettem őket egymáshoz. Azért, hogy a rúd ne tudjon elfordulni a két felület közt súrlódást is megadtam. A valóságban is hasonló helyzet áll fenn. Van még egy kontakt a rendszerben mely egyelőre ismeretlen a sárga Virtual Wall elnevezésű kapcsolat lényegében, olyan mint a Contact nevű. Egy síkkal merev falat tudunk definiálni melyhez a műanyag tartónkat csavaroztuk.
Ezeknek a kapcsolatoknak a definiálása sok időt vehet igénybe, de segítséget kapunk a szoftvertől:
Az alapvető kapcsolat beállításokat kiegészíthetjük vagy felülírhatjuk. Érdemes használni az automatikus kontakt felismerést. Ez megtalálja nekünk mely testek közt lehet kapcsolat a megadott feltételek alapján és külön-külön létrehozza őket a modellfában így egyesével tudjuk módosítani őket. Ezentúl ha szeretnénk további kapcsolatot definiálni manuálisan is létre tudunk hozni. A SOLIDWORKS Simulation maximális segítséget nyújt nekünk ebben is.
Ebben a részben megismerkedtünk a peremfeltételek meghatározásával. Láthattuk, hogy sokféleképpen megközelíthetünk egy problémát mely lehet egyszerűbb és bonyolultabb.
Ezek hatását az eredményre később, egy webinar keretében fogjuk kitárgyalni.
Előtte viszont a következő részben megismerkedünk a hálózás fortélyaival és a megoldó beállításaival.
Tartsatok velünk!
Írta: Turcsányi Patrik