Jak efektywnie tworzyć złącza śrubowe w SOLIDWORKS Simulation?

Hasło efektywność nierozerwalnie związane jest z ekonomią i zarządzaniem. Definiowane jest ono jako rezultat podjętych działań, opisany relacją uzyskanych efektów do poniesionych nakładów. W fizyce pojęcie efektywności też często się pojawia. Ale jak efektywnie tworzyć złącza śrubowe w SOLIDWORKS Simulation? Przyłóżmy przywołaną definicję do pytania, a otrzymamy odpowiedź, że należy wykorzystać dostępne możliwości oprogramowania SOLIDWORKS Simulation, aby jak najmniej włożyć pracy przy projektowaniu. W tym wypadku wiele zależy od sposobu modelowania połączeń śrubowych, tak aby symulacja została wykonana jak najszybciej.
Typy połączeń śrubowych w SOLIDWORKS
Przy przygotowywaniu projektu ważne jest uwzględnienie wielu czynników. A w przypadku połączeń śrubowych istnieje kilka kluczowych kwestii, które warto wziąć pod uwagę. W kontekście modelu CAD potrzebujesz najczęściej dwóch elementów, które mają być skręcone. Jako element złączny pojawia się śruba z gwintem zewnętrznym oraz nakrętka lub inny element z otworem z gwintem wewnętrznym, co stanowi definicję połączenia śrubowego.
Niekiedy w modelu pomija się elementy złączne, w takiej sytuacji musimy skorzystać z wytycznych projektowych lub rozpatrzyć średnicę trzonu śruby, średnicę łba śruby czy też inne elementy geometryczne. O sposobach przygotowania i przypadkach użycia w oprogramowaniu SOLIDWORKS możesz przeczytać w artykule Połączenia śrubowe SOLIDWORKS.
Połączenie śrubowe a połączenie gwintowe – kluczowe różnice
Połączenie śrubowe odnosi się do całego mechanizmu łączenia elementów za pomocą śruby i nakrętki. A połączenie gwintowe? Koncentruje się na interakcji gwintów, ich dopasowaniu i wpływie na wytrzymałość. W SOLIDWORKS kluczowe jest odpowiednie dobranie typu połączenia, aby zoptymalizować analizę inżynierską i uniknąć zbędnych obliczeń.
Definiowanie połączeń śrubowych
Definicja połączenia w kontekście symulacji w SOLIDWORKS Simulation
W SOLIDWORKS Simulation połączenie śrubowe można modelować jako element rzeczywisty lub uproszczony. Wybór odpowiedniego podejścia zależy od skali projektu oraz oczekiwanej dokładności wyników.
Jak prawidłowo ustawić definicje połączeń śrubowych w SOLIDWORKS
Aby poprawnie skonfigurować definicje połączeń śrubowych, warto:
- określić materiał śruby i łączonych elementów,
- zdefiniować parametry gwintu w SOLIDWORKS, jeśli są istotne,
- ustawić obciążenie wstępne, które wpływa na siły działające w połączeniu.

Znaczenie poprawnego modelowania gwintów w SOLIDWORKS
Modelowanie gwintów w SOLIDWORKS wpływa na dokładność obliczeń oraz czas wykonania analizy statycznej. W większości przypadków warto uprościć model, aby zoptymalizować obciążenie obliczeniowe SOLIDWORKS Simulation. Więcej o modelowaniu gwintów dowiesz się z tekstu — Jak korzystać z kreatora gwintów w SOLIDWORKS CAD?
Wykorzystanie Toolbox w symulacjach połączeń śrubowych
Pracując z SOLIDWORKS, masz do dyspozycji Toolbox, który zawiera definicje geometryczne standardowych elementów złącznych, w tym wielu śrub opisanych najpopularniejszymi normami. Jeśli dodatkowo zdefiniujesz materiał śruby, bazując na bazie materiałów SOLIDWORKS, będziesz miał dostęp do dodatkowych informacji, takich jak:
- wytrzymałość graniczna,
- granica plastyczności,
- inne parametry wytrzymałościowe.
Będą one przydatne podczas przygotowywania analizy metodą elementów skończonych. Natomiast SOLIDWORKS Simulation pozwala Ci efektywnie tworzyć złącza śrubowe poprzez swoje funkcjonalności.
Przy tak zdefiniowanym modelu możesz zastosować polecenie Łączniki z biblioteki Toolbox na śruby. Dzięki niemu oprogramowanie wykorzystuje zgromadzone informacje w modelu CAD, odnośnie geometrii oraz dane wytrzymałościowe, aby zdefiniować złącze śrubowe, które będzie zrozumiane przez solwer wykonujący analizę MES.

Symulacja bazuje na danych geometrycznych modelu oraz warunkach brzegowych, jednak w celu uproszczenia analizy statycznej (ale również każdej innej) przyjmuje się pewne uproszczenia. Jednym z nich jest uproszczenie projektowanego połączenia śrubowego, które w SOLIDWORKS Simulation przyjmuje formę złącza śrubowego.

SOLIDWORKS Simulation pozwala na uproszczenie siatki, tak aby wyniki analizy statycznej wykonane były w dużo krótszym czasie. Definicja zestawu informacji z modelu elementów Toolbox przenosi się do złącza, automatycznie definiując współpracujące ściany cylindryczne otworów, ustawiając je jako elementy sztywne lub elastyczne.
Pomimo że w analizie nie jest uwzględniana geometria śruby, czy nakrętki, to wyniki zawierają jej wpływ. Ponadto pozwalają na uwzględnienie ciasnego wpasowania, siły tarcia pomiędzy elementami śruby, a elementów łączących, czy napięcie wstępne, definiowane przez wartość siły lub momentu skręcającego.
Kluczowe parametry złączy śrubowych w SOLIDWORKS Simulation
Materiał i jego wpływ na wytrzymałość połączenia
Rodzaj materiału śruby i elementów łączonych ma kluczowe znaczenie dla analiz inżynierskich. SOLIDWORKS Simulation pozwala na uwzględnienie właściwości mechanicznych materiałów, co wpływa na końcowe wyniki symulacji.
Obciążenie wstępne w analizach inżynierskich – dlaczego jest istotne?
Obciążenie wstępne to siła, jaką generuje śruba w wyniku dokręcenia. Odpowiednia wartość obciążenia wstępnego minimalizuje ryzyko poluzowania połączenia oraz zwiększa jego trwałość.
Jak interpretować dane wytrzymałości w wynikach symulacji
Po przeprowadzeniu symulacji istotne jest zrozumienie otrzymanych wyników. Kluczowe metryki to:
- maksymalne naprężenia,
- siły reakcji,
- przemieszczenia,
- deformacje elementów.

Analiza statyczna połączeń śrubowych w SOLIDWORKS Simulation
Analiza statyczna pozwala określić, czy projektowane złącze śrubowe wytrzyma przewidywane obciążenia. Wykorzystując SOLIDWORKS Simulation, można zoptymalizować konstrukcję, uwzględniając parametry takie jak napięcie wstępne i wpływ sił tarcia.
Podsumowanie efektywngo tworzenia połączeń śrubowych SOLIDWORKS
Jeśli model CAD jest przygotowany w SOLIDWORKS, to z punktu widzenia SOLIDWORKS Simulation najbardziej efektywne będzie wykorzystanie danych zawartych w Toolbox. W innych przypadkach najlepszym rozwiązaniem jest zdefiniowanie połączeń śrubowych jako złączy w SOLIDWORKS Simulation.
Zebrane w ten sposób informacje pozwolą na szybkie i dokładne przeprowadzenie analizy inżynierskiej. Jeśli śruba nie jest projektowana jako finalny produkt, nie należy jej analizować jako bryły – zwiększa to czas obliczeń i nie wpływa istotnie na wyniki.
Najefektywniejsze metody modelowania złączy śrubowych muszą być zawsze dobrane do: wymagań projektu, możliwości sprzętowych, a także oczekiwań klienta. Dzięki odpowiedniemu podejściu, SOLIDWORKS Simulation pozwala na optymalizację procesu projektowania i analizy, co skutkuje lepszymi wynikami przy minimalnym nakładzie pracy. Jeśli masz dodatkowe pytania lub potrzebujesz wsparcia technicznego, zapraszamy do kontaktu.