SolidWorks Simulation Training 2012 - Leccion 1

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?


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


Decisiones Preliminares

Preprocesamiento

Solución

Postprocesamiento 6

Decisiones preliminares: Qué y cuántos tipos de análisis Simulation Premium


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


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


 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


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


 Fuerzas sobre superficies  Torque, Momento  Presión



Cargas que actúen sobre todo el modelo  Gravedad, fuerza centrifuga  Cargas térmicas

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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 Results Stress

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Mesh, Nodes, Elements, …




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

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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




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


   

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


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


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




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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



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. 43


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


von Mises Stresses in coarse study

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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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Lesson 1: Results


Summary of results – convergence study

Finer mesh

time

More accurate results

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More computational


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


Exercise 3: Container Handle

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