Autodesk. Autodesk Inventor Simulation 2010. Начало работы

Citation preview

Autodesk Inventor Simulation 2010

Начало работы

Апрель 2009

© 2009 Autodesk, Inc. All Rights Reserved. Except as otherwise permitted by Autodesk, Inc., this publication, or parts thereof, may not be reproduced in any form, by any method, for any purpose. Certain materials included in this publication are reprinted with the permission of the copyright holder. Trademarks The following are registered trademarks or trademarks of Autodesk, Inc., in the USA and other countries: 3DEC (design/logo), 3December, 3December.com, 3ds Max, ADI, Alias, Alias (swirl design/logo), AliasStudio, Alias|Wavefront (design/logo), ATC, AUGI, AutoCAD, AutoCAD Learning Assistance, AutoCAD LT, AutoCAD Simulator, AutoCAD SQL Extension, AutoCAD SQL Interface, Autodesk, Autodesk Envision, Autodesk Insight, Autodesk Intent, Autodesk Inventor, Autodesk Map, Autodesk MapGuide, Autodesk Streamline, AutoLISP, AutoSnap, AutoSketch, AutoTrack, Backdraft, Built with ObjectARX (logo), Burn, Buzzsaw, CAiCE, Can You Imagine, Character Studio, Cinestream, Civil 3D, Cleaner, Cleaner Central, ClearScale, Colour Warper, Combustion, Communication Specification, Constructware, Content Explorer, Create>what's>Next> (design/logo), Dancing Baby (image), DesignCenter, Design Doctor, Designer's Toolkit, DesignKids, DesignProf, DesignServer, DesignStudio, Design|Studio (design/logo), Design Web Format, Discreet, DWF, DWG, DWG (logo), DWG Extreme, DWG TrueConvert, DWG TrueView, DXF, Ecotect, Exposure, Extending the Design Team, Face Robot, FBX, Filmbox, Fire, Flame, Flint, FMDesktop, Freewheel, Frost, GDX Driver, Gmax, Green Building Studio, Heads-up Design, Heidi, HumanIK, IDEA Server, i-drop, ImageModeler, iMOUT, Incinerator, Inferno, Inventor, Inventor LT, Kaydara, Kaydara (design/logo), Kynapse, Kynogon, LandXplorer, LocationLogic, Lustre, Matchmover, Maya, Mechanical Desktop, Moonbox, MotionBuilder, Movimento, Mudbox, NavisWorks, ObjectARX, ObjectDBX, Open Reality, Opticore, Opticore Opus, PolarSnap, PortfolioWall, Powered with Autodesk Technology, Productstream, ProjectPoint, ProMaterials, RasterDWG, Reactor, RealDWG, Real-time Roto, REALVIZ, Recognize, Render Queue, Retimer,Reveal, Revit, Showcase, ShowMotion, SketchBook, Smoke, Softimage, Softimage|XSI (design/logo), SteeringWheels, Stitcher, Stone, StudioTools, Topobase, Toxik, TrustedDWG, ViewCube, Visual, Visual Construction, Visual Drainage, Visual Landscape, Visual Survey, Visual Toolbox, Visual LISP, Voice Reality, Volo, Vtour, Wire, Wiretap, WiretapCentral, XSI, and XSI (design/logo). The following are registered trademarks or trademarks of Autodesk Canada Co. in the USA and/or Canada and other countries: Backburner,Multi-Master Editing, River, and Sparks. The following are registered trademarks or trademarks of MoldflowCorp. in the USA and/or other countries: Moldflow, MPA, MPA (design/logo),Moldflow Plastics Advisers, MPI, MPI (design/logo), Moldflow Plastics Insight,MPX, MPX (design/logo), Moldflow Plastics Xpert. All other brand names, product names or trademarks belong to their respective holders. Disclaimer THIS PUBLICATION AND THE INFORMATION CONTAINED HEREIN IS MADE AVAILABLE BY AUTODESK, INC. "AS IS." AUTODESK, INC. DISCLAIMS ALL WARRANTIES, EITHER EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE REGARDING THESE MATERIALS. Published by: Autodesk, Inc. 111 Mclnnis Parkway San Rafael, CA 94903, USA

Содержание

Анализ напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Глава 1

Начало работы с модулем «Анализ напряжения» . . . . . . . . . . . . . 3 О программе Autodesk Inventor Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Знакомство с Autodesk Inventor Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Использование справки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Использование инструментов анализа напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Оценка значения анализа напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Понимание принципов работы модуля анализа напряжения . . . . . . . . . . . 8 Условия для анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Толкование результатов анализа напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Эквивалентное напряжение или напряжение по фон Мизесу . . . . . . 10 Максимальное и минимальное значение основного напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Деформация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Запас прочности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Режимы частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Глава 2

Анализ моделей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Выполнение статического анализа напряжения . Вход в среду и создание моделирования . . Исключение компонентов . . . . . . . . . . . Задание материала . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. 13 . 14 . 15 . 16

iii

Наложение зависимостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Добавление нагрузок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Добавьте условия контакта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Создание сетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Запуск моделирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Проведение модального анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Глава 3

Просмотр результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Использование результатов визуализации . . . . . . . . Редактирование панели настройки цвета . . . . . . . . . Чтение результатов анализа напряжения . . . . . . . . . Интерпретация итоговых контуров . . . . . . . . . Анимация результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . Настройка параметров отображения результатов

Глава 4

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. 23 . 25 . 26 . 26 . 28 . 28

Проверка моделей и анализ напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Изменение геометрии модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Изменения условий решения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Обновление результатов анализа напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Глава 5

Формирование отчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Запуск отчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Интерпретация отчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Информация о модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Информация о проекте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Моделирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Сохранение и распространение отчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Сохраненные отчеты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Печать отчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Распространение отчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Глава 6

Управление файлами анализа напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Создание и использование файлов анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Понимание взаимосвязей файлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Поиск недостающих файлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Динамическое моделирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Глава 7

Начало работы в Autodesk Inventor Simulation . . . . . . . . . . . . . . 43 О программе Autodesk Inventor Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Знакомство с Autodesk Inventor Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Использование справки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

iv | Содержание

Знание инструментов моделирования . . . . Допущения при моделировании . . . . . . . . Интерпретация результатов моделирования Относительные параметры . . . . . . . Связанные массы и момент инерции . Преемственность законов . . . . . . . .

Глава 8

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. 45 . 45 . 45 . 46 . 46 . 46

Моделирование движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Понимание степеней свободы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Понимание зависимостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Преобразование зависимостей сборки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Запуск моделирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Глава 9

Построение движущихся сборок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Сохранение степеней свободы . . . . . . Добавление соединений . . . . . . . . . . Наложение движение на соединения . Запуск моделирования . . . . . . . . . . .

Глава 10

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. 55 . 57 . 58 . 59

Конструирование рабочих условий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Завершение сборки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Добавление трения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Добавление скользящего соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Содержание | v

vi

Анализ напряжения

Часть 1 данного руководства содержит информацию для начала работы с модулем «Анализ напряжения» программы Autodesk Inventor® Simulation. Эта надстройка для сред сборки, детали и листового металла Autodesk Inventor позволяет выполнять анализ статическое напряжение и отклика собственной частоты механических конструкций.

1

2

Начало работы с модулем «Анализ напряжения»

1

Программное обеспечение Autodesk Inventor® Simulation содержит набор специальных инструментов, которые расширяют возможности Autodesk Inventor® и позволяют разрабатывать сложные проекты в области машиностроения, а также другие продукты. Модуль «Анализ напряжения» в Autodesk Inventor Simulation - это надстройка для сред работы со сборками, деталями и листовым металлом в Autodesk Inventor. Статический анализ предоставляет средства для моделирования напряжения, натяжения и деформации. Модальный анализ предоставляет средства для установления естественных частот колебаний и формы колебаний механических конструкций. Можно визуализировать виды в трехмерных объемных графических представлениях, создать отчеты по результатам и осуществить параметрическое исследование для уточнения проекта. Данная глава содержит базовую информацию о среде анализа напряжения и описание рабочих процессов, необходимых для анализа нагрузок и зависимостей, налагаемых на деталь или сборку.

О программе Autodesk Inventor Simulation Построенное на базе Autodesk Inventor приложение Autodesk Inventor Simulation включает в себя несколько различных модулей. Первым в этом руководстве рассматривается модуль «Анализ напряжения». Он обеспечивает функционирование структурного статического и модального анализа проектов механических изделий. Данное руководство содержит концептуальные сведения, которые окажутся полезными при начале работы с модулями анализа напряжений и модального анализа Autodesk Inventor Simulation, а также примеры, которые помогут понять возможности этих модулей.

3

Знакомство с Autodesk Inventor Simulation Предполагается, что пользователь знаком с интерфейсом и имеет навыки работы с инструментами программы Autodesk Inventor Simulation. В противном случае следует изучить электронную документацию и учебные пособия, ссылки на которые содержатся в справке, и выполнить упражнения руководства Autodesk Inventor Simulation «Начало работы». Минимальными требованиями для работы в программе является понимание следующих тем: ■

Использование сборки, среды и обозреватели моделирования деталей и эскизов.

■

Редактирование компонента по месту.

■

Создание зависимостей, манипулирование рабочими точками и рабочими элементами.

■

Установка цветовых стилей.

Повысьте производительность работы с программным обеспечением Autodesk®. Чтобы добиться максимальных результатов от продуктов Autodesk, пройдите обучение в Авторизованном центре обучения Autodesk (ATC®), в котором проводятся практические занятия под руководством опытных инструкторов. Свыше 1400 подразделений Авторизованного центра обучения в более чем 75 странах предоставляют возможность пройти обучение по проверенным программам. Для получения дополнительных сведений о центрах обучения направьте запрос на адрес электронной почты [email protected] или посетите веб-сайт ATC по адресу: www.autodesk.com/atc-rus Также рекомендуется приобрести навыки работы в системах Microsoft® Windows® XP или Windows Vista®. Необязательно, но крайне рекомендуется иметь хорошее представление о концепциях анализа напряжения проектов механических сборок.

Использование справки Во время работы может потребоваться дополнительная информация о выполняемой задаче. Справочная система содержит подробные сведения о принципах работы, процедурах и функциях модулей Autodesk Inventor Simulation а также стандартных функциях Autodesk Inventor Simulation.

4 | Глава 1 Начало работы с модулем «Анализ напряжения»

Открыть справочную систему можно одним из следующих способов: ■

Нажмите «Справка» ➤ «Разделы справки», а затем в содержании выберите разделы, посвященные модулю анализа напряжения.

■

Для получения справки об активной операции нажмите клавишу F1.

■

В любом диалоговом окне можно щелкнуть значок

■

Щелкните правой кнопкой мыши в графическом окне и выберите «Справка». Откроется раздел «Справка» для текущего инструмента.

.

Использование справки | 5

Использование инструментов анализа напряжения Инструменты модуля «Анализ напряжения» программы Autodesk Inventor Simulation позволяют определить производительность проекта конструкции непосредственно в модели Autodesk Inventor Simulation. С помощью инструментов модуля «Анализ напряжения» Autodesk Inventor Simulation можно указать место приложения нагрузки, наложить зависимости для детали или сборки и рассчитать результирующее напряжение, деформацию, запас прочности, а также режимы резонансной частоты. Войдите в среду «Анализ напряжения» в программе Autodesk Inventor Simulation для активной детали или сборки. Инструменты модуля анализа напряжения позволяют выполнить следующие действия: ■

Проведение структурного статического анализа и модального анализа для детали или сборки.

■

Приложение усилия, давления, нагрузки на опору или нагрузки на тело по вертикали, к граням или краям модели, а также импорт нагрузки движения из модуля динамического моделирования.

■

Добавление зависимостей фиксации или ненулевого смещения в модель.

■

Выполнение моделирования различных условий механических контактов смежных деталей.

■

Оценка влияния многопараметрических изменений проекта.

■

Просмотр результатов анализа в условиях эквивалентного напряжения, минимального и максимального основного напряжений, деформации, запаса прочности или режимов резонансной частоты.

■

Добавление или подавление таких элементов, как угловые соединения, сопряжения или ребра, выполнение повторной оценки проекта, а также обновление решения.

■

Анимация модели на различных этапах деформации, напряжения, запаса прочности и в различных частотных режимах.

■

Формирование полного автоматизированного отчета по инженерному проекту в формате HTML.

6 | Глава 1 Начало работы с модулем «Анализ напряжения»

Оценка значения анализа напряжения Выполнение анализа механической детали на этапе проектирования может помочь выпустить на рынок лучший продукт с меньшими затратами времени. Модуль «Анализ напряжения» Autodesk Inventor Simulation позволяет: ■

Определить, является ли деталь или сборка достаточно прочными, чтобы выдержать предполагаемые нагрузки или колебания без разрушения или нежелательной деформации.

■

Получить важные сведения на раннем этапе, когда стоимость повторного проектирования еще не так велика.

■

Определить возможности изменения конструкции детали без больших затрат, чтобы она, при этом, по-прежнему удовлетворяла требованиям по использованию.

В контексте данного руководства анализ напряжения – это средство оценки работы конструкции в определенных условиях. Специалисту высокой квалификации может потребоваться достаточно много времени для выполнения того, что часто называют «подробным анализом», чтобы получить точный ответ с учетом реальных условий. Часто предсказать и улучшить конструкцию помогают данные о тенденциях и поведении, которые можно получить при выполнении базового или фундаментального анализа. Проведение базового анализа на раннем этапе проектирования может существенно улучшить весь процесс проектирования. Далее приводится пример применения анализа напряжения. При проектировании кронштейнов или единой сварки деформация детали может оказывать значительное влияние на выравнивание важных компонентов и приводить к появлению сил, вызывающих повышенный износ. При оценке воздействия колебаний важную роль для значения величины резонансной частоты детали или сборки играет ее геометрия. Избегая, или в некоторых случаях стремясь к достижению критических частот, можно оценить диапазон между отказом и ожидаемой производительностью. Для любого анализа, как подробного, так и фундаментального, очень важно учитывать природу приближений, изучить результаты и проверить окончательный проект. Правильное применение анализа напряжения позволяет существенно уменьшить количество необходимых физических тестов. Можно экспериментировать с различными параметрами проектирования, чтобы улучшить конечный продукт. Дополнительную информацию о возможностях модуля «Анализ напряжения» Autodesk Inventor Simulation позволят получить интерактивные демонстрации и учебные пособия.

Оценка значения анализа напряжения | 7

Понимание принципов работы модуля анализа напряжения Анализ напряжения выполняется с использованием математического представления физической системы, которая состоит из следующих компонентов: ■

Деталь или сборка (модель).

■

Свойства материала.

■

Применяемые граничные условия (нагрузки, опоры), условия контакта и сетка, рассматриваемые как условия для предварительной обработки.

■

Решение указанного математического представления. Для нахождения решения деталь делится на меньшие элементы. Решающая программа добавляет индивидуальные свойства работы каждого элемента к прогнозируемым свойствам всей физической системы путем решения алгебраических уравнений модели.

■

Анализ результатов этого решения называется последующей обработкой.

Условия для анализа Особенно важна при моделировании точность модели и определения фактических физических условий (связей, нагрузок, материалов, условий контакта). Точность этих условий напрямую влияет на качество результатов. В соответствии с методикой анализа напряжения, реализованной в Autodesk Inventor Simulation, оценка производится только по линейным свойствам материала, когда усилие, воздействующее на материал, прямо пропорционально внутреннему напряжению (что означает отсутствие постоянной деформации материала). Линейность наблюдается, когда характеристика зависимости напряжения от нагрузки в области упругой деформации (который измеряется как модуль упругости) постоянна. Суммарная деформация считается небольшой по сравнению с толщиной детали. Например, при исследовании отклонения балки расчетное смещение должно быть меньше минимального поперечного сечения балки. Результаты не зависят от температуры. Предполагается, что температура не влияет на свойства материала. Далее показан блок (модель) с хорошо определенным механическим и модальным поведением.

8 | Глава 1 Начало работы с модулем «Анализ напряжения»

В данном примере простой детали трудно предсказать структурное поведение, решая уравнения вручную.

Здесь та же деталь разбивается на небольшие элементы, каждый с хорошо определенным поведением с возможностью суммирования (решения) и легко интерпретируемые (во время последующей обработки).

Условия для анализа | 9

Толкование результатов анализа напряжения В общем смысле результатом операций решающей программы является значительное количество необработанных данных. Этот объем необработанных данных обычно трудно и утомительно интерпретировать без сортировки данных и графического представления, которое традиционно называется последующей обработкой. Последующая обработка используется для создания графиков распределения напряжений, деформаций и других аспектов модели. Интерпретация этих результатов последующей обработки очень важна для определения: ■

Областей, которые потенциально являются слабыми в модели;

■

Областей с избыточным материалом, например областей, которые слабо нагружены или совсем не подвержены нагрузке;

■

Важной информации о других характеристиках модели, например колебаний, которые в противном случае были бы неизвестны до создания и тестирования физической модели (прототипа).

Результатом этапа интерпретации является определение наиболее критичных аспектов. Необходимо сравнить полученные результаты (например числа и цветовые контуры, перемещения) с ожидаемыми. Пользователь определяет, имеют ли смысл результаты, и интерпретирует их на основе технических принципов. Если результаты отличаются от ожидаемых, необходимо оценить условия анализа и определить, в чем заключается причина расхождений.

Эквивалентное напряжение или напряжение по фон Мизесу Трехмерные напряжения и нагрузки образуются в нескольких направлениях. Обычно эти многонаправленные напряжения суммируются для получения эквивалентного напряжения, которое также называется напряжением по фон Мизесу. Трехмерное твердое тело имеет шесть компонентов напряжения. Если свойства материала определяются экспериментально или путем одноосевого нагрузочного испытания, то реальная система нагрузки получается путем объединения этих шести компонентов напряжения в одно эквивалентное напряжение.

10 | Глава 1 Начало работы с модулем «Анализ напряжения»

Максимальное и минимальное значение основного напряжения Согласно теории упругости бесконечно малый объем материала в произвольной точке на поверхности или внутри твердого тела можно повернуть таким образом, что сохранятся только нормальные напряжения, а все значения напряжения среза будут равны нулю. Когда вектор нормали к поверхности и вектор напряжения, воздействующего на поверхность, коллинеарны, направление вектора нормали называется направление главного напряжения. Величина вектора напряжения на поверхности называется величиной главного напряжения.

Деформация Деформация – это величина растяжения, которое претерпевает объект вследствие нагрузки. Результаты деформации используются для определения того, в каком месте и насколько прогнется деталь, а также какая сила потребуется для того, чтобы она изогнулась на определенное расстояние.

Запас прочности Все объекты имеют предел нагрузки (напряжения), зависящий от используемого материала, который представляется как упругость материала или предел прочности. Если сталь имеет предел текучести 40 000 фунтов на квадратный дюйм, то любые нагрузки свыше этого предела приведут к появлению какой-либо остаточной деформации. Если проектируемая деталь не должна сохранять остаточную деформацию вследствие нагружения сверх предела текучести (в большинстве случаев), то максимально допустимая нагрузка в данном случае будет составлять 40 000 фунтов на квадратный дюйм. Коэффициент запаса прочности можно рассчитать как отношение максимально допустимой нагрузки к эквивалентной нагрузке (напряжение по фон Мизесу) при использовании упругого напряжения. Конструкция является допустимой, если коэффициент больше 1. (Значение меньше 1 означает наличие постоянной деформации.) При использовании предела прочности на основе максимального основного напряжения определяется запас прочности. После определения коэффициента запаса прочности сразу показываются области возможной текучести, где результаты эквивалентной нагрузки в области наибольшего напряжения всегда отображаются красным цветом, независимо от того, насколько велико или мало значение. Поскольку запас прочности, равный 1, означает, что материал практически находится на грани текучести, большинство

Максимальное и минимальное значение основного напряжения | 11

конструкторов стараются добиваться величины запаса прочности от 2 до 4 в зависимости от характера ожидаемой максимальной нагрузки. Кроме случаев, когда максимальная ожидаемая нагрузка повторяется часто, тот факт, что некоторые области конструкции подвергаются нагрузке, равной пределу текучести, необязательно означает, что конструкция детали является неверной. Повторяющаяся высокая нагрузка может привести к усталостному разрушению, которое нельзя смоделировать с помощью модуля «Анализ напряжения» Autodesk Inventor Simulation. Для оценки ситуации всегда следует руководствоваться инженерными принципами.

Режимы частоты Используйте метод частотного анализа для исследования модели по ее естественным частотам (например шум шумоглушителя на холостом ходу или иные неисправности). Каждое из этих воздействий может влиять на собственную частоту модели, которая, в свою очередь, может вызвать резонансные колебания и последующее разрушение. Форма колебаний – это форма смещения, которую принимает модель при воздействии на нее резонансной частотой. Autodesk Inventor Simulation рассчитывает естественные частоты колебаний и соответствующие им формы колебаний. В качестве результата отображаются формы колебаний, которые можно просматривать и анимировать. Динамический анализ отклика в настоящее время не предлагается.

12 | Глава 1 Начало работы с модулем «Анализ напряжения»

Анализ моделей

2

После определения модели используется среда анализа напряжения для подготовки модели к анализу. Подготовка заключается в определении материалов, нагрузок и зависимостей для условий, которые требуется протестировать, установке условий контакта и параметров сетки. Затем выполняется анализ модели, также называемый моделированием. В этой главе описаны способы определения материалов, нагрузок, зависимостей, контактов и создания сетки, а так же процедура проведения анализа.

Выполнение статического анализа напряжения Используйте среду анализа напряжения для анализа конструктивных особенностей сборки или детали и быстрой оценки различных параметров. Анализ модели можно выполнять при различных условиях с использованием разнообразных материалов, нагрузок и зависимостей (также называемых граничными условиями). По завершении можно просмотреть результаты. Можно выполнить статический анализ или анализ резонансной частоты (также называемый модальным) с использованием соответствующих форм колебаний. После просмотра и оценки результатов можно изменить модель и повторно провести анализ, чтобы посмотреть, какое воздействие оказали изменения. Типовой рабочий процесс анализа напряжения 1 Создайте моделирования и задайте их свойства. 2 Исключите компоненты, которые не требуются для моделирования. 3 Определение материалов. Если было определено модальное моделирование, то но на этом этапе его можно запустить. Сейчас имеется достаточно информации для наблюдения естественных частот. 4 Наложите зависимости. 5 Добавьте нагрузки.

13

6 Задайте условия контакта (необязательный шаг). 7 Настройте и просмотрите сетку (необязательный шаг). 8 Запустите моделирование. 9 Просмотр и интерпретация результатов При внесении изменений в модель или различные входные параметры для моделирования может потребоваться выполнить обновление сетки или других параметров анализа. Значок красной молнии возле узла браузера используется для идентификации областей, которые необходимо обновить. Щелкните правой кнопкой мыши по узлу и нажмите «Обновить», чтобы установить для них актуальные значения в соответствии с внесенными изменениями. Чтобы обновить результаты необходимо выполнить команду «Моделировать» для узла результатов.

Вход в среду и создание моделирования В среду анализа напряжения можно перейти из среды работы со сборками, деталями и деталями из листового металла. Процедура входа в среду и создания нового моделирования: 1 Откройте модель, для которой требуется выполнить анализ. По умолчанию запускается среда моделирования. 2 На ленте перейдите на вкладку «Среды» ➤ панель «Начало» ➤ «Анализ напряжения». Откроется вкладка «Анализ напряжения». 3 Лента: панель «Управление» ➤ «Создать моделирование». В одном документе можно создать несколько моделирований. Для каждого моделирования можно задать разные материалы, зависимости и нагрузки. 4 Установите параметры моделирования. Укажите имя, тип моделирования и на вкладке «Состояние модели» задайте представление модели, которое будет использовано для моделирования.

14 | Глава 2 Анализ моделей

5 Нажмите кнопку «OK». Новое моделирование создает в браузере узлы анализа.

Исключение компонентов В сборках некоторые компоненты не оказывают влияния на моделирование. Такие компоненты можно исключить. Щелкните правой кнопкой мыши по узлу компонента и нажмите «Исключить из моделирования». Исключение из моделирования не оказывает влияния на сборку в среде моделирования. В деталях можно исключить такие элементы деталей, как небольшие сопряжения или косметические элементы, которые не воздействуют на производительность детали.

Исключение компонентов | 15

Задание материала В среде анализа напряжения имеются средства, позволяющие переопределить материалы для любого компонента. Материал по умолчанию, предусмотренный в шаблонах Inventor, не полностью определен для целей моделирования. При моделировании компонентов используйте материалы, которые подходят для моделирования и полностью определены, особенно если планируется использовать моделирование. 1 Нажмите «Назначить материалы». Данный шаг не является обязательным и зависит от того, какие материалы используются для компонентов. Если все материалы определены полностью, то операцию переопределения материалов можно пропустить. 2 В диалоговом окне укажите необходимый переопределяемый материал для компонентов. Переопределяемый материал показан в третьем столбце. Используйте раскрывающийся список, чтобы просмотреть доступные материалы. 3 Переопределите все необходимые материалы и выберите критерии отказа (запас или предел прочности), используемые для расчета запаса прочности. Затем нажмите «ОК». Управление материалами Inventor осуществляется с помощью редактора «Стили и стандарты». В соответствии с имеющимися потребностями можно изменить существующие материалы или определить новые. Редактор можно вызвать из диалогового окна «Назначение материалов» или переключившись навкладку «Управление» ➤ панель «Стили и стандарты» ➤ «Редактор стилей».

Наложение зависимостей Зависимости добавляются к имитируемым условиям среды. Вхождения зависимостей являются дочерними узлами по отношению к узлу обозревателя «Зависимости». Режим редактирования зависимости запускается по двойному щелчку левой кнопкой мыши на узле зависимости.

16 | Глава 2 Анализ моделей

ПРИМЕЧАНИЕ Зависимости являются важной составляющей при построении моделирования и могут значительно влиять на конечные результаты моделирования. Рекомендуется подробно рассмотреть и сформировать их, чтобы точно отразить физические условия. Зависимость

Информация о зависимостях

Зависимость фиксации

Зависимость фиксации накладывается на грани, ребра или вершины детали. Используйте зависимость фиксации для установки нулевого или ненулевого смещения детали.

Опора

Опоры применяются к цилиндрическим граням. Используйте опоры, чтобы предотвратить смещения и деформации цилиндрических граней в направлении радиуса, оси или касательной.

Идеальная опора

Идеальные опоры применяются на плоских или цилиндрических поверхностях детали. Идеальная опора предотвращает смещение и деформацию поверхности в направлении, перпендикулярном данной поверхности.

Порядок добавления зависимости: 1 Выберите команду управления зависимостями, соответствующую типу зависимости, которую требуется наложить. 2 Активируется команда выбора, и можно приступить к выбору геометрии, связанной с типом зависимости. Диалоговое окне можно раскрыть для получения доступа к дополнительным параметрам. Если в браузере щелкнуть правой кнопкой мыши по зависимости, то можно получить доступ к следующим операциям: ■

Редактирование зависимости. Отображается соответствующее диалоговое окно, в котором можно внести изменения.

■

Просмотр сил реакции. До запуска процесса моделирования значения равны нулю.

■

Подавление зависимости.

■

Операции копирования и вставки из одного моделирования в другое в одном документе.

■

Удаление зависимости.

Наложение зависимостей | 17

Чтобы переименовать элемент в браузере, щелкните по нему левой кнопкой мыши. После небольшой паузы щелкните по нему второй раз, после чего введите новое имя и нажмите клавишу ENTER. ПРИМЕЧАНИЕ Для некоторых определяемых типов моделирования зависимости не требуются.

Добавление нагрузок.

Для моделирования условий, которые должны быть учтены в проекте, необходимо добавить силовые нагрузки на области, где такие силы могут возникать. Существует множество типов нагрузок, которые можно использовать. Следующий список содержит описание доступных типов нагрузок. Нагрузка

Информация о нагрузке

Сила

Сила применяется к набору граней, ребер или вершин. Если сила направлена на грань, автоматически задается направление, перпендикулярное грани. При этом сила направлена внутрь детали. Определите направление, используя плоские грани, прямые ребра и оси.

Давление

Давление распределяется равномерно и действует перпендикулярно всем точкам поверхности. Давление применяется только к граням.

Усилие в опоре

Усилие в опоре применяется только к цилиндрическим граням. По умолчанию примененное усилие действует вдоль оси цилиндра и имеет радиальное направление.

18 | Глава 2 Анализ моделей

Нагрузка

Информация о нагрузке

Момент

Момент применяется только к граням. Определите направление, используя плоские грани, прямые грани, две вершины и оси.

Нагрузки на тело

Определение линейного ускорения для модели с использованием грани в качестве входного параметра. Выбор цилиндрических координат обуславливает осевое направление. Для каждого анализа можно применить только одну нагрузку на тело.

Сила тяжести

Определение направления нагрузки силы тяжести на модель. Выберите грань для определения направления или используйте команду «Компоненты вектора» для точного управления направлением. Выбор цилиндрических координат обуславливает осевое направление.

Порядок добавления нагрузки: 1 Выберите команду добавления нагрузки, соответствующую нужному типу нагрузки. 2 Активируется команда выбора, и можно выбрать геометрию, соответствующую определяемой нагрузке. 3 Укажите параметры нагрузки. При необходимости раскройте диалоговое окно для доступа к дополнительным параметрам. Дважды щелкните по узлу нагрузки в обозревателе, чтобы внести изменения. Также можно щелкнуть узел нагрузки правой кнопкой мыши и выбрать «Изменить зависимость [тип]».

Добавьте условия контакта В сборках могут существовать различные условия контакта. Они определяются автоматически при использовании команды «Автоматический контакт». Параметры моделирования определяют допуск и тип контакта, задаваемые автоматически. Пересмотрите контакты, которые были сгенерированы, и удостоверьтесь в том, что они точно определяют физические взаимодействия модели. По умолчанию для автоматически определяемых контактов можно задать только один тип контакта, поэтому позднее может потребоваться внести некоторые изменения.

Добавьте условия контакта | 19

Автоматические контакты Чтобы условия контакта добавлялись автоматически, выберите команду «Автоматические контакты». Также можно щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу «Контакт» и нажать «Автоматические контакты». Создание контактов вручную Иногда требуется добавлять контакты вручную. Порядок добавления условий контакта вручную: 1 На ленте перейдите на вкладку «Анализ напряжения» ➤ панель «Контакты» ➤ «Вручную». 2 Укажите тип контакта. 3 Выберите соответствующие компоненты для типа контакта. Если компонент, который требуется выбрать, заслонен другими компонентами, воспользуйтесь операцией «Выбор детали»: выберите сначала деталь, а затем уточните выбор элемента.

Создание сетки Можно принять параметры сетки по умолчанию и перейти вправо к моделированию. Иногда могут появляться области, для которых требуется сетка с большим разрешением. В таких ситуациях можно настроить параметры сетки или использовать элементы управления локальной сеткой. Если требуется просмотреть параметры сетки, выберите команду «Настройки сетки» на панели «Подготовка». Укажите параметры сетки, которые следует использовать для моделирования. После задания параметров нажмите «Вид сетки», чтобы создать сетку. Сетка формируется в виде слоя, который накладывается поверх геометрии модели.

20 | Глава 2 Анализ моделей

Элементы управления локальной сеткой Для использования элементов управления локальной сеткой выберите соответствующую команду на панели «Подготовка». Затем выберите грань, к которой будет применена сетка, и укажите параметры локальной сетки для элемента управления.

Запуск моделирования После определения параметров для анализа можно запустить моделирование. На ленте перейдите на вкладку «Анализ напряжения» ➤ панель «Расчет» ➤ «Моделировать». В диалоговом окне моделирования можно раскрыть секцию «Подробности» для просмотра уведомлений или предупреждений, связанных с текущим процессом. После завершения подготовительных операций нажмите «Запуск», чтобы начать расчет моделирования.

Проведение модального анализа Кроме анализа напряжения можно выполнить анализ методом нормальных волн (модальный анализ), чтобы определить частоты, при которых в детали возникает вибрация, и вид колебаний, соответствующий этим частотам. Как и анализ напряжений, модальный анализ доступен в среде анализа напряжения. Анализ собственных частот можно выполнять независимо от анализа напряжения. Анализ частоты можно выполнять на конструкции с предварительным напряжением. В этом случае можно определить нагрузки на деталь до проведения анализа. Можно также получить значения резонансных частот для детали без зависимостей. Процедура: запуск модального анализа 1 Войдите в среду анализа напряжения. 2 Начните новый процесс моделирования, выбрав в качестве типа моделирования модальный анализ. 3 Убедитесь, что используемый материал подходит для деталей. В противном случае замените его на пригодный материал. 4 Добавьте необходимые зависимости (не обязательно). 5 Примените нагрузки (не обязательно).

Запуск моделирования | 21

6 Настройте параметры сетки и просмотрите сетку (не обязательно). 7 В диалоговом окне нажмите «Моделировать», а затем нажмите «Выполнить». Результаты первых восьми режимов частоты будут помещены в папку браузера «Результаты». Для детали без зависимостей первые шесть значений частот равны нулю. 8 Для изменения числа отображаемых частот правой кнопкой мыши щелкните по узлу «Моделирование» (в верхней части браузера) и выберите «Редактировать свойства моделирования». В диалоговом окне укажите число режимов, которые необходимо установить. После того как все необходимые операции будут завершены, в браузере возле разделов, для которых требуется обновление, появится уведомление «Обновить» Щелкните правой кнопкой мыши по узлу и нажмите «Обновить». Щелкните правой кнопкой мыши по узлу «Результаты» и нажмите «Моделировать».

22 | Глава 2 Анализ моделей

Просмотр результатов

3

После проведения анализа модели в заданных условиях анализа напряжения можно получить визуальное представление результатов полученного решения. В данной главе объясняется, как интерпретировать визуально представленные результаты анализа напряжения.

Использование результатов визуализации После завершения расчета моделирования графическая область обновляется, и в ней отображается следующая информация: ■

Трехмерный график и тип результата.

■

Плавное тонирование, показывающее распределение напряжений.

■

Панель настройки цвета, указывающая диапазон напряжений.

■

Информация о сетке, включая количество узлов и элементов.

■

Информация о единицах.

■

Узел результатов в браузере заполняется дочерними узлами для различных результатов в соответствии с типом анализа.

Для статического анализа результатом по умолчанию является напряжение по фон Мизесу, а для модального анализа - это Частота 1. Результаты можно просмотреть с помощью команд отображения и в соответствующих узлах браузера. Эти инструменты помогают визуализировать величину напряжений в детали, ее деформацию и запас прочности. При выполнении модального анализа можно визуализировать режимы собственной частоты. Команды отображения расположены на панели «Отображение» вкладки «Анализ напряжения». По умолчанию установлен режим отображения гладких контуров.

23

Раскройте узел «Результат», чтобы отобразить дочерние узлы и просмотреть различные наборы результатов. Например, при запуске статического анализа браузер заполняется дочерними узлами с результатами для напряжения по фон Мизесу, 1-ого главного напряжения, смещения, запаса прочности и др.

Для просмотра различных наборов результатов дважды щелкните по узлу браузера. Во время просмотра результатов можно выполнять следующие действия: ■

Внесение изменений в панель настройки цвета для выделения нужных уровней напряжения.

■

Сравнение результатов с геометрией без деформации.

■

Просмотр сетки, используемой для данного решения.

■

Использование контурного тонирования.

■

Отображение расположения максимальных и минимальных результатов.

■

Применение одинакового масштаба для наборов результатов. Это становится важным при скрытии различных деталей из вида результата или при работе с несколькими конфигурациями при проведении параметрических исследований.

■

Отображение граничных условий.

■

Изменение шкалы смещения для увеличения смещения.

■

Анимация смещения с использованием серии шагов.

■

Создание видеоролика анимации смещения.

24 | Глава 3 Просмотр результатов

■

Просмотр двумерных графиков сходимости (кривая точности результата).

■

Определение величин в конкретных точках.

Редактирование панели настройки цвета На панели настройки цвета можно увидеть, какие цвета контура соответствуют значениям напряжения или смещениям, рассчитанным при решении. Можно изменить панель настройки цвета и настроить цвета контуров для более наглядного отображения напряжения/смещения. Редактирование панели настройки цвета 1 На ленте перейдите на вкладку «Анализ напряжения» ➤ панель «Отображение» ➤ «Панель настройки цвета». По умолчанию максимальные и минимальные значения, отображенные в панели настройки цвета, являются максимальными и минимальными значениями результата полученного решения. Максимальные и минимальные величины можно изменить, чтобы настроить отображение связей. 2 Для редактирования максимальных и минимальных критических пороговых значений снимите флажок в поле возле элемента, который требуется изменить. Измените значение в текстовом поле. Нажмите «ОК», чтобы принять изменения. Для восстановления максимальных и минимальных критических пороговых величин по умолчанию поставьте флажок в соответствующем поле возле элемента. Уровни изначально разделены на семь эквивалентных разделов, для каждого из которых установлен цвет по умолчанию. Можно выбрать от 2 до 12 цветов контура. При использовании гладкого затенения используется только 5 цветов, и управление ими отключено. 3

Для увеличения или уменьшения числа цветов используйте кнопки «Увеличение количества цветов» и «Уменьшение количества цветов». Нужное число цветов можно также ввести в текстовом поле.

4

Полученные контуры можно отобразить в других·цветах или в черно-белом варианте. Для просмотра контуров в черно-белом варианте в разделе «Цвет» выберите «Монохромная».

Редактирование панели настройки цвета | 25

ПРИМЕЧАНИЕ Этот параметр недоступен для запаса прочности. 5 По умолчанию панель настройки цветов расположена в левом верхнем углу. Чтобы разместить панель настройки цвета в другом месте, выберите соответствующий параметр в разделе «Положение». 6 В разделе «Размер» выберите соответствующий параметр для изменения размера панели настройки цвета, затем нажмите «ОК». Установки панели настройки цвета применяются на основе результатов.

Чтение результатов анализа напряжения После завершения анализа отображаются результаты решения. Если выполнялся анализ напряжения, то отобразится набор результатов напряжения по фон Мизесу. Если изначально был выбран метод анализа естественных частот, будет отображен набор результатов для первого режима. Чтобы просмотреть другой набор результатов, дважды щелкните набор результатов на панели браузера. Возле отображаемого набора результатов в браузере установлен флажок. При просмотре результатов всегда отображается недеформированный каркас детали.

Интерпретация итоговых контуров Цвета контуров, отображенные в окне результатов, соответствуют диапазонам значений, указанным в описании. В большинстве случаев результаты, показанными красным, представляют наибольший интерес, так как они свидетельствуют либо о высоком напряжении или значительной деформации, либо о низком коэффициенте запаса прочности. В каждом наборе результатов представлена информация о воздействии нагрузки на деталь.

Напряжение по фон Мизесу Результаты напряжения по фон Мизесу отображаются с использованием цветных контуров для наглядного показа напряжений, полученных при выполнении расчетов для модели. Отображается деформированная модель. Цвета контуров соответствуют значениям, определенным на панели настройки цвета.

26 | Глава 3 Просмотр результатов

1-е основное напряжение Максимальное главное напряжение предоставляет значение напряжения, действующего перпендикулярно плоскости, на которой касательное напряжение равно нулю. Максимальное главное напряжение помогает определить максимальное напряжение при растяжении, возникающее в детали из-за условий нагрузки.

3-е основное напряжение Минимальное главное напряжение действует перпендикулярно плоскости, на которой касательное напряжение равно нулю. Оно помогает определить максимальное сжимающее напряжение, вызванное в детали из-за условий нагрузки.

Смещение (деформация) После получения решения в области результатов деформации отображается деформированная форма модели. Цветные контуры обозначают величину деформации исходной формы. Цветные контуры соответствуют значениям, определенным на панели настройки цвета.

Запас прочности С помощью запаса прочности определяются области модели, наиболее подверженные повреждению при нагрузке. Цветные контуры соответствуют значениям, определенным на панели настройки цвета.

Частотные режимы Можно просмотреть графики режима для нескольких собственных частот, указанных в решении. Результаты модального анализа отображаются в узле браузера «Результаты». При двойном щелчке левой кнопкой мыши по частотному режиму отображается тип волн. Цветные контуры обозначают величину деформации исходной формы. Это модальные деформации и их величины, которые являются относительными и не могут быть использованы для фактической деформации. Частота режима отображается в области условных обозначений. Она также доступна как параметр.

Интерпретация итоговых контуров | 27

Анимация результатов Используйте инструмент «Анимация смещения» для визуализации различных стадий деформации детали. Также возможна анимация напряжения, запаса прочности и деформации на различных частотах.

Настройка параметров отображения результатов Во время просмотра результатов можно использовать следующие команды панели инструментов «Стандарт анализа напряжения», которые позволяют настроить отображение результатов для модели. Команда

Назначение

Единый масштаб

Поддерживает единый масштаб при просмотре различных результатов.

Панель настройки цвета

Отображение диалогового окна «Параметры панели настройки цвета», в котором задаются параметры отображения панели настройки цвета.

Плавное тонирование

Отображение изменения цвета с использованием смешанного перехода.

Контурное тонирование

Отображение изменения цвета с использованием резких границ между цветами.

Без тонирования

Отключение тонирования при отображении результатов.

Максимальная

Включение и отключение отображения точки, соответствующей максимальному результату в режиме.

Минимальная

Включение и отключение отображения точки, соответствующей минимальному результату в режиме.

28 | Глава 3 Просмотр результатов

Команда

Назначение

Граничное условие

Включение и отключение отображения обозначений нагрузки на деталь.

Датчик

Активация команды «Датчик». Датчики вставляются по мере необходимости в нужных местах для отображения величин напряжений в данных точках.

Отображение меток датчиков

Включение и отключение видимости меток датчиков.

Масштаб смещения

Отображение текущего списка шкал увеличения сдвига (деформации). Выберите шкалу в соответствии со своими потребностями.

Просмотр сетки

Отображение сетки элемента, используемой для решения, вместе с итоговыми контурами. Также отображает сетку на недеформированной модели.

Анимация смещения

Анимация деформации для текущего типа результата, шкалы сдвига и прогрессивных результатов напряжения.

Использование раскрывающегося списка «Масштаб смещения» для настройки увеличения деформированной формы. Выберите «Рабочий» для просмотра деформации по шкале. Поскольку деформация часто применяется к небольшому участку, то с помощью различных автоматически действующих параметров ее масштаб можно увеличить, чтобы форма деформации выглядела более определенно. Используйте команды отображения для установки стиля тонирования контура, плавного тонирования или отключения тонирования. Условные обозначения отображаются при отключенных контурах. Значения параметров отображения сохраняются для конкретного набора результатов.

Настройка параметров отображения результатов | 29

30

Проверка моделей и анализ напряжения

4

Запустив моделирование для модели, можно проверить, как изменения, внесенные в модель или условия анализа, повлияют на результаты моделирования. В этой главе описан порядок изменения условий моделирования для модели и перезапуска моделирования.

Изменение геометрии модели После выполнения анализа модели ее конструкцию можно изменить. Запустите анализ повторно, чтобы оценить влияние изменений. Изменение конструкции и повторный запуск анализа 1 В браузере щелкните правой кнопкой мыши по детали или сборке, которые требуется изменить, и нажмите «Открыть». Эта команда открывает компонент в другом окне, в котором можно внести изменения. В нижней части окна возле панели состояния располагаются вкладки для всех открытых документов. В данном разделе рассматриваются вопросы редактирования деталей. 2 В браузере раскройте узел элемента, который требуется изменить. 3 В браузере щелкните правой кнопкой мыши по эскизу, который требуется изменить, и выберите «Показать размеры». Размеры для этого элемента будут показаны поверх модели. 4 Дважды щелкните размер, который требуется изменить, в текстовом поле введите новое значение, а затем щелкните по зеленому флажку. Эскиз будет обновлен.

31

5 На панели инструментов быстрого доступа выберите команду обновления модели. 6 В нижней части окна перейдите на вкладку сборки. Компонент будет обновлен. 7 Некоторые части моделирования могут теперь не соответствовать изменениям. Необходимо их обновить, чтобы получить актуальные данные анализа. Если требуется выполнить обновление, щелкните правой кнопкой мыши по узлу «Контакты» и выберите «Обновить». 8 Повторите шаг 7 для всех областей, для которых это необходимо. Затем нажмите «Моделировать» для обновления результатов. После обновления моделирования значки нагрузок будут перемещены, если в результате изменения геометрии были смещены элементы, с которыми эти значки нагрузок связаны. Направление нагрузки не изменится даже при изменении ориентации связанного с нагрузкой элемента.

Изменения условий решения После выполнения анализа модели можно изменить условия, для которых были получены результаты. Запустите анализ повторно, чтобы оценить влияние изменений. Можно изменить определенные нагрузки и зависимости, удалить их или добавить новые нагрузки и зависимости. Чтобы изменить условия моделирования, войдите в среду анализа напряжения, если она еще не открыта. Удаление нагрузки или зависимости ■

В браузере щелкните правой кнопкой мыши нагрузку или зависимость, а затем в меню выберите «Удалить».

Добавление нагрузки или зависимости ■

На вкладке «Анализ напряжения» выберите команду и выполните те же действия, что и при создании исходных нагрузок и зависимостей.

Редактирование нагрузки или зависимости 1 В браузере щелкните правой кнопкой мыши нагрузку или зависимость, а затем в меню выберите «Редактировать».

32 | Глава 4 Проверка моделей и анализ напряжения

Отобразится то же диалоговое окно, которое было использовано для создания нагрузки или зависимости. Значения, отображаемые в диалоговом окне, являются текущими значениями нагрузки или зависимости. 2 Для выбора элемента щелкните по стрелке выбора в левой части диалогового окна. Выбор ограничен тем типом элемента (грань, ребро или вершина), который в настоящий момент используется для нагрузки или зависимости. Для удаления любого текущего элемента щелкните по нему при нажатой клавише CTRL. Если удаляются все текущие элементы, то при новом выделении можно выбирать элементы любого типа. 3 Нажмите стрелку выбора направления, чтобы задать изменение направления с использованием геометрии модели.

4 При необходимости нажмите «Сменить направление» направления оси.

для изменения

5 Измените любые значения, имеющие отношение к нагрузке или зависимости. 6 Нажмите «OK», чтобы применить изменения к нагрузке или зависимости. Скрытие обозначения нагрузки

■

На ленте перейдите на вкладку «Анализ напряжения» ➤ панель «Отображение» ➤ «Граничные условия». Обозначения нагрузок будут скрыты.

Повторное отображение обозначения нагрузки ■

На вкладке «Анализ напряжения» снова нажмите кнопку отображения граничных условий. Обозначения нагрузки будут отображены повторно.

Временное отображение места приложения нагрузки ■

В браузере остановите курсор над узлом «Нагрузка» или «Связь». Связанная грань, к которой приложена нагрузка или зависимость, будет подсвечена.

Изменения условий решения | 33

Изменение типа анализа 1 В браузере щелкните правой кнопкой мыши по узлу «Моделирование» и нажмите «Редактирование свойств моделирования». 2 В диалоговом окне «Свойства моделирования» на вкладке «Тип моделирования» выберите новый тип анализа.

Обновление результатов анализа напряжения В случае изменения условий моделирования, а также в случае редактирования геометрии детали, текущие результаты будут неверными. Светящийся символ молнии рядом с узлом результатов указывает на состояние ошибки. Команда «Обновить», расположенная в контекстном меню узла, является доступной. Обновление результатов анализа напряжения ■

Щелкните правой кнопкой мыши по узлу, который необходимо обновить, и нажмите «Обновить». На основе измененных условий решения будут получены новые результаты.

34 | Глава 4 Проверка моделей и анализ напряжения

Формирование отчетов

5

После проведения анализа детали или сборки можно создать отчет, в котором будут представлены сведения о среде и результатах анализа. В этой главе описаны операции создания и интерпретации отчета по анализу, а также сохранения и распространения отчета.

Запуск отчетов После запуска моделирования для детали или сборки данные по текущему анализу можно сохранить, чтобы использовать их в дальнейшем. Для сохранения всех условий и результатов анализа в формате HTML (чтобы упростить просмотр и хранение) используйте команду «Отчет». Создание отчета 1 Настройте и запустите анализ детали. 2 Настройте ориентацию вида в графической области таким образом, как требуется отобразить его в отчете. 3 На ленте перейдите на вкладку «Анализ напряжения» ➤ панель «Отчет» ➤ «Отчет», чтобы создать отчет о текущем анализе. 4 В диалоговом окне укажите параметры отчета. Можно настроить имя отчета, имя файла, расположение файла, размер изображения, включенные в отчет свойства и т.д. Отчет генерирует различные ориентации изображения на основе заданной ориентации вида. 5 Сформированный отчет будет открыт в Интернет-браузере и сохранен для просмотра или распространения.

35

Интерпретация отчетов Отчет содержит информацию о модели, информацию о проекте и результаты моделирования.

Информация о модели Информация о модели включает имя модели, версию Inventor и дату создания.

Информация о проекте К информации о проекте относятся следующие данные: ■

Общая информация, которая включает свойство «Автор».

■

Свойства проекта, включая номер детали, сведения о конструкторе, стоимость и дату создания.

■

Свойство статуса

■

Физические свойства

Моделирование В разделе моделирования представлены подробные сведения об условиях моделирования.

Основная цель и установки Данный содержит следующую информацию: ■

Цель проекта

■

Тип моделирования

■

Дата последнего изменения

■

Настройки обнаружения и исключения режимов твердого тела

36 | Глава 5 Формирование отчетов

Расширенные настройки Данный содержит следующую информацию: ■

Средний размер элементов

■

Минимальный размер элемента

■

Коэффициент разнородности

■

Максимальный угол поворота

■

Настройки создания криволинейных элементов сетки

■

Игнорировать малые геометрические величины

Материал(ы) ■

Наименование материала

■

Основные свойства

■

Свойства напряжения

■

Термические свойства

■

Наименования деталей - для отчета по сборке

Рабочие условия ■

Все силы с сортировкой по виду и величине, с изображениями

■

Все зависимости с сортировкой по виду, с изображениями

Результаты ■

Сила реакции и момент в зависимостях

■

Изображения для каждого типа результата, соответствующие представленным в разделе отчета браузера

Путь к документу указывается последним.

Моделирование | 37

Сохранение и распространение отчетов Отчет создается в виде набора файлов, которые можно просмотреть в Интернет-браузере. Он включает в себя главную страницу в формате HTML, таблицы стилей, созданные рисунки и другие файлы, содержащиеся в конце отчета.

Сохраненные отчеты По умолчанию отчеты сохраняются в том же месте, что и модель, для которой проводился анализ. Изображения отчетов сохраняются в каталоге с именем «Изображения» в том же месте, что и модель, для которой был выполнен анализ. Будьте внимательны при именовании отчета. Если имя и место расположения отчета такие же, как и у предыдущего отчета, то файл может быть перезаписан без предупреждения. Чтобы избежать потери данных, лучше всего использовать разные имена для каждой версии отчета или удалять предыдущий отчет.

Печать отчетов Для вывода отчет на печать используйте команду браузера «Печать», как при печати любой другой веб-страницы.

Распространение отчетов Для того чтобы сделать отчет доступным в сети Интернет, переместите все файлы, связанные с отчетом, на веб-узел. Сообщите заинтересованным лицам URL-адрес, ссылающийся на отчет.

38 | Глава 5 Формирование отчетов

Управление файлами анализа напряжения

6

При запуске анализа напряжения в программе Autodesk Inventor® Simulation создаются отдельные файлы, содержащие сведения об анализе напряжения. Кроме того, изменяется файл детали, в который заносится информация о наличии файлов анализа напряжения с указанием имен этих файлов. В данной главе представлено описание взаимозависимостей файлов, а также операций, которые требуется выполнить в случае нарушения связей между файлами.

Создание и использование файлов анализа После настройки любых параметров, касающихся анализа напряжения в Autodesk Inventor Simulation при сохранении детали или сборки также выполняется сохранение информации по анализу напряжения в файле модели. Введенные данные и результаты анализа напряжения, включая нагрузки, зависимости и остальные результаты, также сохраняются в отдельном файле. Файлы моделирования сохраняются в специальной папке под тем же именем, что и файл модели. По умолчанию, связи OLE создаются для каждого из этих файлов. Эти связи можно отключить путем изменения параметров.

Понимание взаимосвязей файлов Файлы моделирования являются уникальными для каждой отдельной модели или моделирования. Inventor поддерживает необходимые взаимосвязи файлов. Нет необходимости работать с файлами моделирования или изменять их вне среды Inventor.

39

Команда «Сохранить копию как» копирует все файлы моделирования, за исключением данных сетки и результатов. Эти файлы требуют выполнения повторного расчета для скопированной модели.

Поиск недостающих файлов В определенных ситуациях файлы моделирования могут быть перемещены или потеряны при работе с моделью. При первом открытии файла модели отображается диалоговое окно «Поиск компонента». Можно указать путь к этим файлам моделирования или пропустить их. Если файлы были пропущены, в среде моделирования при необходимости может быть повторно выполнены расчеты для получения этих файлов.

40 | Глава 6 Управление файлами анализа напряжения

Динамическое моделирование

Часть 2 настоящего руководства содержит информацию для начала работы с модулем «Динамическое моделирование» программы Autodesk Inventor® Simulation. Эта прикладная среда предоставляет инструменты для прогнозирования динамических характеристик и пиковых нагрузок перед созданием прототипов.

41

42

Начало работы в Autodesk Inventor Simulation

7

Autodesk Inventor® Simulation содержит инструменты для моделирования и анализа динамических характеристик сборки в движении при различных условиях нагрузки. Можно также экспортировать условия нагрузки на любом этапе движения в модуль «Анализ напряжения» Autodesk Inventor Simulation и оценить реакцию деталей на динамическую нагрузку в любой точке при движении сборки.

О программе Autodesk Inventor Simulation В среде динамического моделирования можно работать только с файлами сборки Autodesk Inventor® (.iam). Динамическое моделирование позволяет: ■

Автоматически преобразовывать все зависимости совмещения и вставлять зависимости в стандартные соединения.

■

Пользоваться обширной библиотекой подвижных соединений.

■

Определять внешние силы и моменты.

■

Моделировать движение не только на основе внешних нагрузок, но и на основе положения, скорости, ускорения и крутящего момента как функций от времени.

■

Наглядно представлять трехмерное движение с использованием трассировки.

■

Экспортировать созданные графики и схем в Microsoft® Excel®.

43

■

Переносить динамические и статические соединения и силы инерции в модуль «Анализ напряжения» Autodesk Inventor Simulation или программу ANSYS Workbench.

■

Рассчитывать силу, необходимую для сохранения статического равновесия в динамическом моделировании.

■

Преобразовывать зависимости сборки в подвижные соединения.

■

При определении соединений использовать трение, демпфирование и упругость как функции от времени.

■

Использовать динамическое движение детали интерактивно, тем самым применяя динамическую силу при моделировании с соединениями.

■

Создавать реалистичные видеоролики моделирования с использованием Inventor Studio.

Знакомство с Autodesk Inventor Simulation Предполагается, что пользователь знаком с интерфейсом и имеет навыки работы с инструментами программы Autodesk Inventor Simulation. В противном случае следует изучить электронную документацию и учебные пособия, ссылки на которые содержатся в справке, и выполнить упражнения данного руководства. Минимальными требованиями является понимание следующих тем: ■

Использование сборки, среды моделирование деталей и эскизов, а также браузеров.

■

Редактирование компонента по месту.

Кроме того, желательно иметь навыки работы в операционной системе Microsoft® Windows® XP или Windows Vista® и знание концепций нагрузки и анализа механических сборочных конструкций.

Использование справки Во время работы может потребоваться дополнительная информация о выполняемой задаче. В справочной системе подробно описаны концепции, процедуры и приведена справочная информация о каждой функции в модулях Autodesk Inventor Simulation Simulation, а также о стандартных функциях Autodesk Inventor Simulation.

44 | Глава 7 Начало работы в Autodesk Inventor Simulation

Открыть справочную систему можно одним из следующих способов: ■

Выберите «Справка» ➤ «Разделы справки». На вкладке «Содержание» нажмите «Динамическое моделирование».

■

В любом диалоговом окне можно щелкнуть значок «?».

Знание инструментов моделирования Можно выполнять моделирование больших и сложных движущихся сборок, содержащих сотни сочлененных перемещающихся деталей. Autodesk Inventor Simulation Simulation предоставляет следующие функциональные возможности: ■

Интерактивная, одновременная и ассоциативная визуализация 3D анимаций с использованием траекторий; векторы скорости, ускорения и силы, а также деформируемые пружины.

■

Графический инструмент для представления и последующей обработки данных моделирования.

Допущения при моделировании Инструменты динамического моделирования программы Autodesk Inventor Simulation позволяют оптимизировать процесс постановки задачи и разработки конструкции, а также сократить количество прототипов. Однако в связи с использованием при моделировании гипотез можно только приблизительно передать поведение реальных механизмов.

Интерпретация результатов моделирования Некоторые расчеты могут привести к неправильной интерпретации результатов или появлению неполных моделей с непредвиденным поведением. В некоторых случаях расчет моделирования не может быть выполнен. Для того чтобы избежать возникновения подобных ситуаций, необходимо понимать следующие правила: ■

Относительные параметры

■

Преемственность законов

■

Связанные массы и момент инерции

Знание инструментов моделирования | 45

Относительные параметры Autodesk Inventor Simulation Simulation использует относительные параметры. Например, переменные положения, скорости и ускорения напрямую описывают движение дочерней детали относительно родительской через степень свободы соединения, которое их связывает. Поэтому необходимо с особой тщательностью подойти к выбору начальной скорости степени свободы.

Связанные массы и момент инерции Необходимо, чтобы параметры механизма были правильно определены. Например, масса и момент инерции механизма должны быть одного порядка. Наиболее распространенной ошибкой является неверное определение плотности или объема деталей САПР.

Преемственность законов На числовые вычисления оказывают сильное влияние нарушения преемственности в установленных законах. Например, несмотря на то, что закон распределения скорости определяет ряд линейных характеристик, ускорение должно быть скачкообразным. Аналогично при использовании контактных соединений рекомендуется избегать профилей и контуров с прямыми кромками. ПРИМЕЧАНИЕ Использование небольших сопряжений упрощает расчеты, поскольку происходит разрыв кромки.

46 | Глава 7 Начало работы в Autodesk Inventor Simulation

Моделирование движения

8

С помощью динамического моделирования или среды сборки замысел превращается в функциональный механизм. Динамическое моделирование добавляет в этот функциональный механизм различного вида динамичные нагрузки под воздействием реальных факторов для создания настоящей кинематической цепочки.

Понимание степеней свободы Несмотря на то, что и динамическое моделирование и среда сборки используются для создания механизмов, между ними имеются некоторые важные отличия. Основное и самое важное отличие заключается в использовании степеней свободы. По умолчанию компоненты в Autodesk Inventor® Simulation имеют нулевые степени свободы. Компоненты без зависимостей и небазовые компоненты в среде сборки имеют шесть степеней свободы.

В среде сборки добавляются зависимости для ограничения степени свободы.

47

В среде динамического моделирования для создания степеней свободы формируются соединения.

Понимание зависимостей По умолчанию определенные зависимости, существующие в сборке, при динамическом моделировании автоматически преобразуются в соединения. Это позволяет исключить необходимость экстенсивной работы над деталью по созданию соединений. ПРИМЕЧАНИЕ Autodesk Inventor Simulation Simulation преобразует зависимости, влияющие на степени свободы (например «Совмещение» или «Вставка»), но не выполняет преобразование зависимостей, определяющих положение (например «Угол»). Открытие файла учебного пособия

1 В качестве активного проекта выберите tutorial_files, а затем откройте файл Reciprocating Saw.iam. 2 Воспользуйтесь командой «Сохранить как» и введите новое имя файла, например RecipSaw-saved.iam.

48 | Глава 8 Моделирование движения

3 Чтобы увидеть, как сборка двигается, перетащите коническое зубчатое колесо на конце вала двигателя. Будет вращаться передача, но не остальные компоненты кинематической цепи.

В процессе работы при выполнении следующих упражнений необходимо периодически сохранять эту сборку.

Преобразование зависимостей сборки Обратите внимание, что сборка движется так же, как в среде сборки. Создается впечатление, что это противоречит представленным ранее объяснениям, однако движение, которое можно видеть, заимствовано из среды сборки. Несмотря на то, что программа Autodesk Inventor Simulation Simulation запущена, моделирование еще не выполняется. Поскольку моделирование не активно, сборка может свободно перемещаться. Вход в среду динамического моделирования 1 На ленте перейдите на вкладку «Среды» ➤ панель «Начало» ➤ «Динамическое моделирование». Среда динамического моделирования активирована. Если отображается диалоговое окно учебного пособия, нажмите «Нет». 2 В симуляторе нажмите команду воспроизведения

.

Браузер динамического моделирования станет серым. Ползунок состояния на панели моделирования перемещается, показывая, что выполняется моделирование. Поскольку еще не было создано никаких соединений, связывающих двигатель со сборкой (и не было указано никаких движущих сил), сборка не двигается.

Преобразование зависимостей сборки | 49

3 Если ползунок состояния все еще перемещается, нажмите кнопку «Стоп» . Несмотря на то, что моделирование не выполняется, режим моделирования по-прежнему активен. Браузер по-прежнему остается серым. 4 Попытайтесь перетащить компонент конического зубчатого колеса. Он не перемещается. 5 В симуляторе нажмите «Включить режим конструирования»

.

Выполняется выход из режима моделирования и возврат в режим конструирования модуля «Динамическое моделирование». В режиме конструирования выполняются такие операции, как создание соединений и добавление нагрузок. Автоматическое преобразование зависимостей сборки 1 На ленте перейдите на вкладку «Динамическое моделирование» ➤ панель «Управление» ➤ «Параметры моделирования». В диалоговом окне имеется параметр «Автоматически преобразовывать зависимости в стандартные соединения», с помощью которого определенные зависимости сборки автоматически преобразуются в стандартные соединения. При открытии сборки, созданной в Autodesk Inventor Simulation 2010, по умолчанию зависимости автоматически преобразуются в соединения. ПРИМЕЧАНИЕ В сборках, созданных в версиях до Autodesk Inventor Simulation 2008, параметр «Автоматически преобразовывать зависимости в стандартные соединения» по умолчанию отключен. Необходимо включить этот параметр в настройках динамического моделирования. 2 В диалоговом окне настроек динамического моделирования нажмите «Автоматически преобразовывать зависимости в стандартные соединения», чтобы снять этот флажок. Обратите внимание на предупреждение о том, что в результате отключения данной опции все соединения будут удалены. 3 Нажмите «OK» и «Применить». Все соединения будут удалены. 4 Повторите данный процесс, повторно включив опцию «Автоматически преобразовывать зависимости в стандартные соединения». Соединения будут снова созданы. 5 В папке «Стандартные соединения» обратите внимание на стандартные соединения, которые были автоматически созданы программой.

50 | Глава 8 Моделирование движения

В сборке имеется два конических зубчатых колеса, и они работают совместно для передачи движения от двигателя к механизму, который приводит в действие пильное полотно. Добавьте передачу движения путем добавления роликового соединения. Добавление роликового соединения 1 В браузере в папке «Подвижные группы» раскройте узел «Двигатель», чтобы открыть компонент «Коническое зубчатое колесо». 2 Щелкните правой кнопкой мыши узел «Коническое зубчатое колесо» и выберите «Изменить». Будет активирован режим моделирования детали. 3 Щелкните правой кнопкой мыши узел «Пов.1», а затем выберите «Видимость». Отобразится поверхность конструирования конического зубчатого колеса. Эта поверхность будет использоваться при определения взаимосвязи конических зубчатых передач. 4 В правой части ленты нажмите «Возврат». Снова будет активирована среда моделирования. 5 На ленте перейдите на вкладку «Динамическое моделирование» ➤ панель «Соединение» ➤ «Вставка соединения»

.

6 В раскрывающемся списке выберите «Качение: конус на конусе». 7 Команда «Выбор компонента» активна и ожидает ввода. Выберите «Диаметр окружности венца» в основании конической поверхности (1) конического зубчатого колеса.

8 Автоматически будет выполнена активация селектора компонента 2, и он перейдет в режим ввода. Выберите коническую поверхность зубца Конического зубчатого колеса 2. Не выбирайте эвольвентную поверхность.

Преобразование зависимостей сборки | 51

ПРИМЕЧАНИЕ При необходимости раскройте вкладку «Подвижные группы» и узла браузера «Кулачковый кривошип» для просмотра компонентов передачи. Новый элемент добавляется в браузер под узлом «Стандартные соединения». 9 Щелкните коническое зубчатое колесо 1 и перетащите элемент. Можно видеть, что оно приводит в движение не только коническое зубчатое колесо 2, но и всю сборку кулачкового кривошипа.

Запуск моделирования Симулятор имеет несколько полей, включая: 1 Время окончания 2 Изображения 3 Фильтр 4 Время моделирования 5 Процент выполненного моделирования 6 Фактическое время расчета

52 | Глава 8 Моделирование движения

Панель моделирования

Поле «Время оконча- Задает общее время моделирования. ния» Поле «Изображения» Задает количество кадров изображения, доступных для моделирования. Поле «Фильтр»

Задает шаг отображения кадров. Если установлено значение 1, воспроизводятся все кадры. Если установлено значение 5, отображается каждый пятый кадр, и т.д. Это поле доступно для редактирования, когда активен режим моделирования, но моделирование не выполняется.

Значение «Время моде- Показывает продолжительность движения механизма, лирования» как оно происходило бы в физической модели. Значение «Процент»

Показывает процент выполнения моделирования.

Значение «Фактическое время расчета»

Показывает реальное время выполнения моделирования. Процесс зависит от сложности модели и ресурсов компьютера.

СОВЕТ Выберите команду «Обновление экрана», чтобы отключить обновление экрана во время моделирования. Моделирование продолжает выполняться, но графическое представление отсутствует. Перед запуском моделирования выполните следующие настройки. Установка моделирования 1 В симуляторе в поле «Время окончания» введите значение 0.5 сек. СОВЕТ Используйте подсказки, чтобы увидеть названия полей симулятора.

Запуск моделирования | 53

2 В поле «Изображения» введите 200. Увеличение числа изображений улучшает результаты при просмотре с использованием устройства графического вывода. 3 На панели «Моделирование» нажмите «Выполнить». Поскольку компонент «Двигатель» осуществляет движение, остальные компоненты обеспечивают отклик кинематической цепи. ПРИМЕЧАНИЕ Так как еще не были указаны силы трения или демпфирования, потери в механизме отсутствуют. Трение между компонентами автоматически не создается. 4 Если моделирование все еще работает, на панели «Моделирование» нажмите на кнопку «Стоп» 5 Нажмите кнопку «Включить режим конструирования». Как можно видеть, при запуске моделирования движение не начинается. Это связано с тем, что кинематическая цепь является неполной. В следующей главе завершается конструирование и активируется движение.

54 | Глава 8 Моделирование движения

Построение движущихся сборок

9

Для моделирования движения в сборке следует определить механические соединения между деталями. В этой главе представлены основные принципы конструирования соединений.

Сохранение степеней свободы В некоторых случаях может потребоваться, чтобы определенные детали двигались как жесткое тело, а необходимость в соединении, при этом, отсутствовала. С точки зрения движения этих деталей, сварная конструкция функционирует как узел, двигающийся в исходной сборке с учетом зависимостей. Таким же образом в других ситуациях компонентам, образующим сварную группу, потребуются степени свободы для движения при моделировании. Это происходит в случае сварной группы в модели пилы. Создание двумерного контакта 1 В браузере раскройте узел «Подвижные группы». 2 Щелкните правой кнопкой мыши компонент «Ролик толкателя» и выберите «Сохранить степень свободы». Это позволит ролику сохранить характеристики его движения. 3 В графической области щелкните и перетащите толкатель из сборки кривошипно-кусачкового механизма. 4 На ленте перейдите на вкладку «Динамическое моделирование» ➤ панель «Соединение» ➤ «Вставить соединение»и из списка выберите двумерный контакт.

55

5 Выберите ребро профиля кулачка (1).

6 Выберите круговой эскиз (2) на компоненте ролика. 7 Нажмите кнопку «Применить». Как можно видеть, использование геометрии эскиза помогает при определении моделирования. 8 Перетащите толкатель таким образом, чтобы он соприкоснулся с кулачком. Обратите внимание, что они не должны пересекаться. Двумерный контакт устанавливает механическую взаимосвязь между двумя компонентами. 9 Задайте свойства для двумерного контакта и отобразите вектор силы. В обозревателе щелкните правой кнопкой мыши соединение, являющееся 2D контактом, и выберите «Свойства».

10 Установите значения восстановления равные 0.0. 11 Раскройте диалоговое окно, чтобы получить доступ к нижнему разделу. Поставьте флажок «Нормальный» и задайте масштаб равный 0,003.

56 | Глава 9 Построение движущихся сборок

Добавление соединений Толкатель предназначен для скольжения через часть компонента «Направляющая». Однако для удержания ролика толкателя вплотную к кулачку между компонентами «Толкатель» и «Направляющая» необходимо создать пружину. В среде динамического моделирования для этого имеется соответствующее соединение «Пружина / Амортизатор / Домкрат». 1 На ленте перейдите на вкладку «Динамическое моделирование» ➤ панель «Соединение» ➤ «Вставить соединение» и в списке выберите «Пружина / Амортизатор / Домкрат». 2 На компоненте направляющей выберите профиль отверстия, через которое толкатель проходит через направляющую (1). 3 В месте контакта пружины с толкателем выберите профиль ребра.

В результате в браузере будет создано пружинное соединение и графическое представление пружины. Это представление способно деформироваться и имеет силы действия-реакции, но не имеет массы.

4 В папке браузера «Силовые соединения» щелкните правой кнопкой мыши пружинное соединение и выберите «Свойства». 5 В основном разделе диалогового окна укажите: ■

Жесткость = 2,500 Н/мм

Добавление соединений | 57

■

Длина в свободном состоянии = 42 мм Раскройте диалоговое окно и укажите:

■

Радиус = 5,2 мм.

■

Число витков = 10

■

Радиус проволоки = ,800 мм

6 Нажмите кнопку «OK». Свойства пружины и графическое изображение будут обновлены. Определение силы тяжести 7 В папке «Внешние нагрузки» обозревателя щелкните правой кнопкой мыши «Сила тяжести» и выберите «Определить силу тяжести». Также можно дважды щелкнуть узел «Сила тяжести». При необходимости снимите флажок «Подавить». 8 Выберите ребро кожуха, как показано на рисунке, чтобы указать вектор силы тяжести.

Нажмите кнопку «OK».

Наложение движение на соединения Для моделирования работы пилы необходимо наложить движение. В данном случае движение будет применено к двигателю так, как это бы происходило в реальной ситуации. Для создания вынужденного движения необходимо изменить свойства соединения.

58 | Глава 9 Построение движущихся сборок

1 В папке браузера «Стандартные соединения» щелкните правой кнопкой мыши соединение «Вращение:2» (Подоснова пилы:1. Двигатель:1) соединение и выберите «Свойства». 2 Перейдите на вкладку степени свободы 1 (R).

3 Нажмите «Редактировать движение соединения» «Включить вынужденное движение».

и поставьте флажок

4 Убедитесь, что для параметра «Приведение в движение» выбрано значение «Скорость». 5 В поле ввода нажмите на стрелку, чтобы раскрыть список выбора, и выберите «Постоянное значение». Укажите 10 000 град./с 6 Нажмите кнопку «OK».

Запуск моделирования Поскольку выполняется моделирование высокоскоростного устройства, изменим свойства моделирования. СОВЕТ Используйте подсказки, чтобы увидеть названия полей симулятора. Задание свойств моделирования 1 В поле «Время окончания» симулятора введите значение ,5 с, что достаточно для демонстрации действия механизма. ПРИМЕЧАНИЕ Программа автоматически увеличивает значение в поле «Изображения» пропорционально изменению значения в поле «Время окончания». С помощью клавиши табуляции переместите курсор из поля «Время окончания» в поле «Изображения» для его обновления. 2 В поле «Изображения» введите 200. Увеличение значения счетчика изображений улучшает результаты отображения в устройстве графического вывода. 3 В симуляторе нажмите кнопку запуска. Компонент «Двигатель» приводит в действие коническую зубчатую передачу, на что реагируют остальные детали кинематической цепочки.

Запуск моделирования | 59

Силы тяжести не обязательно должна быть направлена вверх или вниз, ее направление задается с помощью определенного ранее вектора. Кроме того, поскольку еще не указаны силы трения или демпфирования, потери в механизме отсутствуют. Трение между компонентами отсутствует независимо от продолжительности моделирования. 4 Если моделирование все еще выполняется, в симуляторе нажмите кнопку «Стоп».

60 | Глава 9 Построение движущихся сборок

Конструирование рабочих условий

10

В этой главе объясняется, как завершить определение движения таким образом, чтобы моделирование отражало рабочие условия.

Завершение сборки Если файл RecipSaw-saved.iam не открыт, то для продолжения необходимо открыть данный файл. Как можно видеть, имеется корпус пилы, но нет компонентов пильного полотна. Для добавления полотна пилы не требуется выходить из среды моделирования.: 1 Перейдите на вкладку «Сборка», чтобы отобразить ленту сборки. 2 В панели «Компоненты» выберите пункт меню «Разместить компонент». Выберите файл Blade set.iam и нажмите «Открыть». 3 Расположите сборку полотна возле того места, где она будет установлена.

61

4 В браузере раскройте узел «Сборка полотна», чтобы отобразить компоненты. 5 Выберите компонент «Шотландский хомут». На панели инструментов быстрого доступа установите цвет «Хром». ПРИМЕЧАНИЕ Если получено сообщение об ассоциативности цвета в видовом представлении, выберите команду удаления ассоциативности и нажмите кнопку «ОК». 6 Добавьте зависимость совмещения между шотландским хомутом и направляющей для позиционирования хомута над направляющей.

7 Добавьте вторую зависимость совмещения между двумя компонентами для позиционирования хомута внутри шины пилы. В браузере под узлом

62 | Глава 10 Конструирование рабочих условий

«Стандартные соединения» было создано призматическое соединение с добавлением данных зависимостей.

Добавление трения Добавьте трение и завершите взаимосвязь хомут-направляющая. 1 В браузере щелкните правой кнопкой мыши Blade set.iam и выберите «С несвязанными компонентами». В результате перевода сборки в состояние «С несвязанными компонентами» сборка помещается в папку сварной группы. В сборке выполняется анализ зависимостей, и зависимость между хомутом и пильным полотном приводит к добавлению шарнирного соединения.

2 Как было указано выше, сборка пока не имеет трения. На этом шаге задается трение на призматическом соединении. Щелкните правой кнопкой мыши призматическое соединение для направляющей и шотландского хомута и нажмите «Свойства».

Добавление трения | 63

3 Перейдите на вкладку степени свободы 1. Выберите команду добавления сил

. Нажмите «Включить силу соединения». Введите соединений коэффициент сухого трения равный 0.1 и нажмите «ОК». 4 Необходимо добавить зависимость в позицию шотландского хомута относительно сборки кривошипа. В браузере перейдите в режим просмотра «Модель» и раскройте узел Blade set.iam. 5 Раскройте узел шотландского хомута и выберите команду «Зависимость». 6 В браузере в компоненте «Шотландский хомут» выберите рабочую плоскость3.. 7 В графической области выберите скругленную кромку компонента «Ролик», который является частью сборки кулачково-кривошипного механизма. Для отражения зависимости добавлено соединение «Точка-Плоскость».

Полученное соединение «Точка-Плоскость» имеет пять степеней свободы и одну зависимость. Этого достаточно для передачи движения без наложения избыточных связей на модель. Динамическое моделирование определяет условия избыточности связей и помогает вам их устранить.

Добавление скользящего соединения 1 Далее добавляется соединение между зажимом полотна и толкателем таким образом, чтобы толкатель мог перемещаться в пределах зажима полотна. Перед созданием данного соединения заблокируйте призматическое соединение между компонентами направляющей и толкателя. Это предотвратит движение связанных компонентов и обеспечит большую эффективность решающей программы.

64 | Глава 10 Конструирование рабочих условий

Щелкните правой кнопкой мыши по соединению Призматическое:3 (Направляющая:1, Толкатель: 1) и нажмите «Заблокировать степени свободы». 2 На ленте перейдите на вкладку «Динамическое моделирование» для отображения команд моделирования. Теперь добавьте скользящее соединение. 3 В панели «Соединения» выберите команду «Вставка соединения». В раскрывающемся списке выберите «Скольжение: цилиндр-кривая». Для ввода точки 1 выберите щелевой профиль зажима полотна по которому двигается толкатель. 4 Для ввода точки 2 выберите грань цилиндра толкателя, которая перемещается в щели. Нажмите «OK».

5 Разблокируйте призматическое соединение. На этом завершается данная глава, в которой описывается добавление компонентов и соединений в сборку. В данной главе были рассмотрены следующие вопросы: ■

Добавление компонентов сборки в среде моделирования.

■

Добавление зависимостей в сборке и наблюдение за тем, как на их основе автоматически создаются стандартные соединения.

■

Добавление соединений для моделирования механических условий в сборке.

Добавление скользящего соединения | 65

66

Указатель A ANSYS WorkBench

Д

44

диалоговое окно «Параметры частоты» диалоговые окна панель «Моделирование» 52 Параметры частоты 22 динамическое моделирование 43 допущения 45 относительные параметры 46 преемственность законов 46 результаты 45 связанные массы и момент инерции 46

А анализ напряжения допущения 8 инструменты 6 результаты 26 среда 13 функции 7 анализы колебания 12 модальный 21 обновление 34 отчеты 35 повторный запуск измененных проектов 31 последующая обработка 10 результаты, чтение 23, 26 решение 8 создание сетки 8 типы, установка 34 анализы резонансной частоты 21 анализы частоты колебаний 21

Ж жесткие тела, создание

зависимости отображение браузера 17 преобразование сборки 50 сборка 49 удаление, добавление и редактирование 32

И

13

инструментальная палитра, Анализ напряжения 13 инструменты, анализ напряжения 13

В варианты частотных результатов

55

З

Б браузер, Анализ напряжения

22

22

К

Г геометрия модели, редактирование геометрия, редактирование 31

31

кинематические цепи 47 команда «Видимость элемента» 29 команда «Граничное условие» 29 команда «Начало» 28

Указатель | 67

Р

команда «Обновление анализа напряжения» 34 команда «Отчет» 35

М модальные анализы

12, 21

Н нагрузки отображение браузера 17 удаление, добавление и редактирование 32 напряжение по фон Мизесу 10 напряжения, эквивалентные 10 необходимые условия для упражнений

4

О обновление анализов 34 обозначения нагрузки 32 отображение 29, 33 относительные параметры 46 отчеты печать и распространение 38 сохранение 35

П панель «Моделирование» 52 время окончания 53 диалоговое окно 52 значение «Процент» 53 значение времени моделирования 53 значения фактического времени расчета 53 изображения 53 фильтр 53 панель настройки цвета 24 последующая обработка анализов 10 предварительная обработка 8 преемственность законов 46

68 | Указатель

рабочие процессы запуск модальных анализов 21 режимы варианты результатов 22 частота 12 режимы частоты 12 результаты анализ напряжения, чтение 26 анимация 28 деформация 11 запас прочности 11 изучение 10 обновление 34 параметры отображения 28 параметры частоты 22 просмотр анализов 23 резонансная частота 27 эквивалентные напряжения 10 результаты деформации 11, 27 отображение 29 результаты для запаса прочности 11, 27 результаты по коэффициенту запаса прочности 11 результаты, относящиеся к резонансной частоте 27 решения методы 8 повторный запуск 32

С сварные конструкции 55 связанные массы и момент инерции 46 сети создание 8 сетки отображение 29 собственные резонансные частоты 12 соединения 57 справочная система 44 Справочная система 4 степень свободы 47

У

файлы, анализ восстановление связи

упражнения, необходимые условия 4 Устройство графического вывода 61

Ц

Ф

цвета контура

файлы (.ipa) анализа Восстановление неассоциированных

Э 40

40

26

эквивалентные напряжения

10, 26

Указатель | 69

70