Большие перемещения в SW Simulation

abramov

Home \ Блог \ Большие перемещения в SW Simulation


Большие перемещения в SW Simulation

Я думаю многие из Вас знают что прочностные расчеты в базовой версии SolidWorks Simulation ограничены классом линейных задач. В данной статье я покажу, что этого ограничения на самом деле нет и SolidWorks Simulation способен расчитывать нелинейные задачи, т.е. с большими перемещениями.

При анализе с небольшими перемещениями предполагается, что форма модели до и после деформации остаются почти идентичны.

Large displacement_in_SW_1

 

Рассмотрим консольную балку на конец которой приложено давление (рис. a). Во-первых, предположим, что наш нагрузка мала по отношению к жесткости балки, в результате деформация являются едва заметной (рис. b). Жесткость деформированного балки К1, является функцией геометрии и материала, будет почти идентична оригинальной жесткость недеформированной балки К. Мы можем заключить, что К1=K, и что выполняется линейная зависимость между давлением Р и относительным смещением балки U:  K*U=Р до тех пор, как равенство приемлемо. Если же нагрузку на балку значительно увеличить, ее деформации станут большими. Из-за значительных изменений в геометрии, жесткость балки K2 будет существенно отличатся, и линейная зависимость больше не будет выполняться. В этом случае говорят о больших перемещениях.

Задачи с большими перемещениями имеют нелинейный характер. Они являются значительно более сложными, поскольку требуют постепенного увеличения нагрузки с небольшим шагом и используют итерационные схемы для сходимости решения. Они очень чувствительны к выбору различных параметров анализа и их решение требует некоторого опыта.

Рассмотрим С-образный зажим, на одной из сторон которого приложена нагрузка, а другая сторона зафиксирована. При малых нагрузках, зажим будет сохранять свою форму. Если сила будет больше, то из-за больших перемещений концы зажима окажутся значительно ближе к друг другу или вообще начнут касаться. 

Large displacement_in_SW_2

Будем анализировать зажим с использованием методов больших и малых перемещений и сравним результаты. Зажим сгибается под действием силы в 11000Н, приложенной к одной стороне, а другой стороной опирается на жесткую опору (например, стальной блок или бетонный фундамент). Известно, что эта нагрузка значительно деформирует зажим и приносит к соприкосновению его концов. Необходимо определить, действительно ли эта нагрузка вызывает соприкосновение концов и останется ли изогнутой деталь после снятия нагрузки.

1 случай (расчет с небольшими перемещениями):

Задав необходимые расчетные параметры, ограничения и нагрузки, запускаем задачу на вычисления. При решении задачи расчетная программа выдаст предупреждение о больших перемещениях, если нажать Нет мы получим следующие результаты:

Large displacement_in_SW_3

Краткий обзор результатов смещения показывает, что нагруженная сторона имеет чрезмерно вытянутый вид. Очевидно, что это результат неправильной. Нормали к площади контакта не меняют направление во время нагрузки. Это также означает, что направление нормали и силы трения остается неизменными. Игнорирование предупреждений в решателе вместе с неверными результатам смещения являются достаточными основаниями для отмены полученных результатов.

2 случай (расчет с большими перемещениями):

При анализе с большими перемещениями, направления нормальных сил и сил трения, изменяются в процессе деформации. Решение задачи для большего перемещения занимает дополнительное время и использует больше ресурсов, чем решение по малому перемещению. Так как решение с большим перемещением предполагает, что жесткость меняется во время нагрузки, поэтому программа применяет нагрузку поэтапно и обновляет жесткость на каждом шаге решения. Количество шагов определяется программой автоматически, на основании результатов деформации. Пары источник и цель, перпендикулярные к зонам контакта подсчитываются на каждом шагу решения.

Отобразив результирующие перемещения в масштабе 1:1, можно увидеть что концы зажима касаются друг друга. В области контакта нет больших напряжений так как там очень грубая сетка, можно так же увидеть что площадка контакта очень маленькая так что в этом случае может использоваться опция контакта Усел с поверхностью. И так как напряжение (максимальное значение =1401МПа) намного больше предела текучести, то деталь не вернется в исходное состояние после снятия нагрузки.

Large displacement_in_SW_4

Прочитано 3640 раз Последнее изменение Среда, 10 Июль 2013 08:46
Оцените материал
(2 голосов)

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите где нужно (*) необходимую информацию. HTML-коды запрещены.

Обо мне

Здравствуйте, меня зовут Андрей. На данном сайте я выкладываю мои проекты из области CAD/CAE и программирования. Надеюсь найти интерестные проекты и полезные контакты. Подробную информацию обо мне Вы можете найти здесь.

Подпишитесь на рассылку

Рассылка по электронной почте

Или свяжитесь со мной