solidworks simulation training 2012 - leccion 1
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SolidWorks Simulation Training
SolidWorks 2012
Por: Juan Carlos Alberca
951-389-902
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Prerrequisitos
Diseño del curso
Acerca de los archivos
Acerca de este curso
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SolidWorks Simulation
Introducción
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Es una herramienta computacional de ingeniería para el análisis del diseño mecánico, basada en una técnica numérica denominada “Análisis de Elementos finitos” (FEA).
Este software es desarrollado por SRAC, ahora es parte de SW Corporation, que en el año de 1995 crea el denominado “CosmosWorks”. Fue adquirido por Dassault Systemes en el 2001 y cambia de denominación a SW Simulation en el 2009.
¿Que es SolidWorks Simulation?
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Que es el analisis por elementos finitos?
Por ejemplo: Para medir la longitud de la trayectoria desde la casa hasta
el buzon de correo:
Aproximamos la trayectoria curva a travez de segmentos rectos.
Medimos estos segmentos rectos y obtenemos una aproximacion.
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Procedimiento Básico
Preprocesamiento
Solución
Postprocesamiento
Decisiones Preliminares
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Simulation Premium
Simulation Professional
Decisiones preliminares: Qué y cuántos tipos de análisis
Frequenc/
Buckling
Thermal
SolidWorks
Premium
Static
SolidWorks
Motion
Drop Test
Fatigue
Nonlinear
Optimization
Pressure
Vessel
Composites
Advanced
Dynamics
SolidWorks
Flow Simulation
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Decisiones Preliminares: Qué modelar
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Decisiones Preliminares: El modelo CAD
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Simplificación del modelo Operaciones no relevantes
Modificaciones al modelo
Limpieza
Decisiones Preliminares: El modelo CAD
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Pre procesamiento
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Pre procesamiento: Ingresar el tipo de análisis
Frequenc/
Buckling
Thermal Drop Test
Fatigue Nonlinear Optimization
Pressure
Vessel SolidWorks
Flow Simulation
Static
SolidWorks
Motion
Composites
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Pre procesamiento: Ingresar el material
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Preprocesamiento:Sujeciones, conexiones y contactos
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Cargas aplicadas a las superficies exteriores del modelo Fuerzas sobre superficies
Torque, Momento
Presión
Cargas que actúen sobre todo el modelo Gravedad, fuerza centrifuga
Cargas térmicas
Pre procesamiento – Cargas
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Preprocesamiento: Discretización
Tipo de Malla Tipo de elemento
Mallas 3D
Mallas 2D
Mallas 1D
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Solución
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Resumen
FEA Model Stress Results
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MALLA - la representación aproximada de la geometría CAD utilizando tetraedros o Triángulos o segmentos - ELEMENTOS tetraedros o triángulos o segmentos de la malla NODOS - puntos en los que diferentes elementos se articulan entre sí; los nodos son los lugares donde los valores incógnitas (por lo general desplazamientos) se van a aproximar
Mesh, Nodes, Elements, …
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Análisis Estático
¿Qué tipo de análisis estudiamos en SolidWorks Simulation I?
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Esfuerzo normal
Esfuerzo cortante
Esfuerzos principales
Von Mises
Máximo esfuerzo combinado
Factor de seguridad
Conceptos que debemos recordar
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El esfuerzo en un punto define 6 cantidades - 3 de esfuerzo normal y 3 esfuerzo de corte, dependen de la orientación del sistema de coordenadas Von Mises: Esfuerzo equivalente = VON es independiente del sistema de coordenadas Tensiones principales - 3 tensiones normales especificados en un sistema de coordenadas especial para que lo esfuerzos cortantes son cero Factor de seguridad =
Uso de resultados de esfuerzo para validar el diseño
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La deformación es proporcional a las cargas El material es elástico lineal Las cargas son estáticas Las cargas mantienen su dirección
Supuestos para un análisis estático
Small deformation
Large deformation
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Lección 1
El proceso del análisis
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Activar el complemento SolidWorks Simulation
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Interfaz de SolidWorks Simulation
Study tree
Study tabs
Toolbar
Simulation Advisor
CommandManager tab
Analysis library
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El Modelo CAD
Asignar Material
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Tipo de análisis
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Sujeciones y cargas
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Enmallado
Y luego..
Ejecutar
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Postprocesamiento
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Malla 3D tetraédrica de elementos solidos
1. Malla 3D Dividir el modelo en pequeñas piezas tetraédricas y aproximar la deformación en cada pieza
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Malla 2D triangular de elementos tipo placa
2. Malla Shell (Vaciado)
Chapa metálica y Superficie
Dividir las superficies de la chapa en pequeñas piezas triangulares y la deformación aproximarse a la de cada pieza
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La Malla 1D de elementos tipo Viga (Beam)
3. Malla Beam (Viga)
Piezas Soldadas
Divida a los miembros de la estructura en pequeñas piezas rectas y para aproximar la deformación en cada pieza
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Parámetro de enmallado: Malla Estándar
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Parámetro de enmallado: Malla basado en curvatura
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Primer y segundo orden
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Análisis de una plancha de acero
Material: AISI 304
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Resultados malla predeterminada
von Mises Stresses in default study
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Valores en los Nodos y Valores en los elementos
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Los resultados de tensiones primero se calculan en puntos especiales -denominados Puntos de Gauss- situados dentro del elemento. Dichos puntos están seleccionados adecuadamente para obtener resultados óptimos, y el número de puntos de Gauss existente por elemento depende del tipo de elemento (Shell, Sólido, etc..). El programa obtiene las tensiones en los nodos del elemento por extrapolación de los resultados calculados en los puntos de Gauss.
Diferencias entre Tensiones en Nodos y en Elementos
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Tras resolver el problema, en la base de datos están disponibles los resultados nodales de tensión en cada nodo de cada elemento. Por tanto, existirán múltiples resultados de tensión en nodos comunes a dos o más elementos (tantos como elementos vayan a un mismo nodo). Estos resultados serán distintos entre sí, ya que el Método de los Elementos Finitos es un método aproximado. Por ejemplo, si un nodo es común a 4 elementos, habrá 4 valores ligeramente diferentes por cada componente de la tensión en el nodo. Durante la visualización de resultados, el usuario puede elegir entre tensiones en nodos o en elementos.
Durante el postprocesado de tensiones en nodos, el programa promedia los correspondientes resultados de todos los elementos que contribuyen con tensiones a dicho nodo. Por ejemplo
Diferencias entre Tensiones en Nodos y en Elementos
![Page 43: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/43.jpg)
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Durante el postprocesado de tensiones en elementos, el programa promedia las correspondientes tensiones nodales para cada elemento. Usando el mismo ejemplo:
Diferencias entre Tensiones en Nodos y en Elementos
Debido a los diferentes métodos de "promediado", los valores máximos obtenidos en nodos y en elementos son diferentes. En el ejemplo anterior, el valor máximo de tensión en nodos es 5.0, y el valor máximo de tensión en elementos es 5.66 Si la malla es "poco tupida" comparado con el gradiente de variación de los resultados, entonces los valores máximos de tensiones en nodos y en elementos serán muy diferentes. La comparación de los valores máximos en nodos y en elementos es un buen indicador del grado de refinado de malla utilizado en las zonas de concentración de tensiones máximas.
![Page 44: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/44.jpg)
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Trazado de tensores
![Page 45: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/45.jpg)
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Opciones de contorno
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Vista de Sección
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Isosuperficies: 275Mpa y 170 MPa
![Page 48: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/48.jpg)
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Con
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tial
Info
rmat
ion Ι
Identificar Resultados
![Page 49: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/49.jpg)
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Info
rmat
ion Ι
von Mises Stresses in coarse study
Resultados malla gruesa: 11.45mm
![Page 50: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/50.jpg)
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Info
rmat
ion Ι
Resultados malla fina: 2.86mm
von Mises Stresses in fine study
![Page 51: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/51.jpg)
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Info
rmat
ion Ι
Mensajes del solver
![Page 52: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/52.jpg)
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Info
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ion Ι
Finer mesh More accurate results More computational time
Lesson 1: Results
Summary of results – convergence study
![Page 53: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/53.jpg)
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Info
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ion Ι
Comparison with analytical
Which result is correct???
Lesson 1 Results
![Page 54: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/54.jpg)
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Info
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ion Ι
Exercise 1: Bracket
![Page 55: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/55.jpg)
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Info
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ion Ι
Exercise 2: Compressive Spring Stiffness
mNu
Fk 7.234
10426.0
1.03
![Page 56: SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022081716/5493d971ac7959222e8b49cb/html5/thumbnails/56.jpg)
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Info
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ion Ι
Exercise 3: Container Handle