SolidWorks Simulation Training
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SolidWorks 2012
Por: Juan Carlos Alberca
[email protected] 951-389-902
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Acerca de este curso
Prerrequisitos Diseño del curso Acerca de los archivos
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SolidWorks Simulation Introducción
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¿Que es SolidWorks Simulation?
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.
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Que es el analisis por elementos finitos?
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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
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Decisiones Preliminares
Preprocesamiento
Solución
Postprocesamiento 6
Decisiones preliminares: Qué y cuántos tipos de análisis Simulation Premium
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SolidWorks Premium
Simulation Professional Frequenc/ Buckling
Nonlinear Fatigue
Optimization
Static SolidWorks Composites
SolidWorks Motion
Thermal
Drop Test
Pressure Vessel
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Advanced Dynamics
Flow Simulation
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Decisiones Preliminares: Qué modelar
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Decisiones Preliminares: El modelo CAD
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Decisiones Preliminares: El modelo CAD
Simplificación del modelo
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Operaciones no relevantes Modificaciones al modelo Limpieza
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Pre procesamiento
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Pre procesamiento: Ingresar el tipo de análisis
Static
Frequenc/ Buckling
Fatigue
Optimization
SolidWorks Motion
Thermal
Drop Test
Pressure Vessel
Nonlinear
SolidWorks Flow Simulation
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Composites
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Pre procesamiento: Ingresar el material
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Preprocesamiento:Sujeciones, conexiones y contactos
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Pre procesamiento – Cargas
Cargas aplicadas a las superficies exteriores del modelo
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Fuerzas sobre superficies Torque, Momento Presión
Cargas que actúen sobre todo el modelo Gravedad, fuerza centrifuga Cargas térmicas
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Preprocesamiento: Discretización
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Tipo de Malla
Tipo de elemento
Mallas 3D
Mallas 2D
Mallas 1D
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Solución
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Resumen FEA Model Results Stress
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Mesh, Nodes, Elements, …
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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
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¿Qué tipo de análisis estudiamos en SolidWorks Simulation I?
Análisis Estático
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Conceptos que debemos recordar
Esfuerzo normal Esfuerzo cortante Esfuerzos principales Von Mises Máximo esfuerzo combinado Factor de seguridad
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Uso de resultados de esfuerzo para validar el diseño
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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 =
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Supuestos para un análisis estático La deformación es proporcional a las cargas El material es elástico lineal Las cargas son estáticas Las cargas mantienen su dirección
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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
CommandManager tab Analysis library
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Toolbar
Study tree Simulation Advisor Study tabs
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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
Dividir el modelo en pequeñas piezas tetraédricas y aproximar la deformación en cada pieza
1. Malla 3D
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Malla 2D triangular de elementos tipo placa
2. Malla Shell (Vaciado) Dividir las superficies de la chapa en pequeñas piezas triangulares y la deformación aproximarse a la de cada pieza
Chapa metálica y Superficie
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La Malla 1D de elementos tipo Viga (Beam)
3. Malla Beam (Viga)
Divida a los miembros de la estructura en pequeñas piezas rectas y para aproximar la deformación en cada pieza
Piezas Soldadas
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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
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von Mises Stresses in default study
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Valores en los Nodos y Valores en los elementos
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Diferencias entre Tensiones en Nodos y en 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.
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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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Diferencias entre Tensiones en Nodos y en Elementos
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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. 43
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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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Resultados malla gruesa: 11.45mm
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von Mises Stresses in coarse study
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Resultados malla fina: 2.86mm
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von Mises Stresses in fine study
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Mensajes del solver
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Lesson 1: Results
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Summary of results – convergence study
Finer mesh
time
More accurate results
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More computational
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Lesson 1 Results
Comparison with analytical
Which result is correct???
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Exercise 1: Bracket
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Exercise 2: Compressive Spring Stiffness
k
F 0.1 234.7 N m 3 u 0.426 10 55
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Exercise 3: Container Handle
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