SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1

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SolidWorks Simulation Training

SolidWorks 2012

Por: Juan Carlos Alberca

Jkalos.uni@gmail.com

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

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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:

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.

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Trazado de tensores

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Opciones de contorno

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Vista de Sección

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Isosuperficies: 275Mpa y 170 MPa

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Identificar Resultados

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von Mises Stresses in coarse study

Resultados malla gruesa: 11.45mm

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Resultados malla fina: 2.86mm

von Mises Stresses in fine study

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Mensajes del solver

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Finer mesh More accurate results More computational time

Lesson 1: Results

Summary of results – convergence study

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Comparison with analytical

Which result is correct???

Lesson 1 Results

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Exercise 1: Bracket

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Exercise 2: Compressive Spring Stiffness

Fk 7.234

10426.0

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Exercise 3: Container Handle

SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1

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