Rodzaje analiz w SOLIDWORKS

SOLIDWORKS Simulation pozwala ocenić wytrzymałość konstrukcji, symulować przepływy cieczy, analizować zmiany cieplne i wiele więcej. Wybór odpowiedniego rodzaju analizy jest kluczowy, aby zoptymalizować projekt pod kątem wytrzymałości, efektywności energetycznej czy redukcji kosztów. Poznaj najważniejsze rodzaje analiz w SOLIDWORKS oraz ich zastosowania w różnych branżach.

Czy da się zrobić analizy MES w SOLIDWORKS?

SOLIDWORKS kojarzy się przede wszystkim jako program CAD, ale jego możliwości są znacznie większe.
Nieodzowną częścią inżynierskich projektów są obliczenia oraz symulacje. SOLIDWORKS umożliwia wykonywanie analiz MES (Metoda Elementów Skończonych) za pomocą narzędzia SOLIDWORKS Simulation. Analiza MES pozwala na wirtualne testowanie produktu bezpośrednio z poziomu oprogramowania, a także na szczegółowe badanie zachowania modeli 3D pod wpływem różnych obciążeń, takich jak siły mechaniczne, ciśnienie, temperatura czy naprężenia.

Dzięki tej metodzie inżynierowie mogą przewidzieć, jak konstrukcja będzie reagować na warunki eksploatacyjne, co pozwala na optymalizację projektów już na wczesnym etapie. SOLIDWORKS Simulation oferuje intuicyjne interfejsy i zaawansowane funkcje, które ułatwiają przeprowadzanie dokładnych analiz wytrzymałościowych, dynamicznych i termicznych. Jakie zatem można wykonać analizy dzięki modułowi SOLIDWORKS Simulation?

Podstawowe analizy — analiza statyczna

Już na etapie projektowania, inżynier powinien wziąć pod uwagę to, czy element wytrzyma przewidziane dla niego obciążenia. W wielu przypadkach możliwe jest uzyskanie odpowiednich wyników metodami analitycznymi, ale w przypadku bardziej skomplikowanych kształtów — jedynym rozwiązaniem będą metody numeryczne. Podstawową i często najcenniejszą we wczesnej fazie projektu jest analiza statyczna. Dostępna w SOLIDWORKS Simulation Standard, pozwala ona na wstępne określenie oraz oszacowanie odkształceń i działających naprężeń celem dobrania wstępnej geometrii i materiału. To niezbędne narzędzie do zapewnienia bezpieczeństwa i optymalizacji projektów już na wczesnych etapach projektowania.

Wszystkie umiejętności związane z obsługą SOLIDWORKS Simulation, bez względu na wcześniejsze doświadczenie z MES, zyskasz w ramach kursu Podstawowe analizy MES.

Analiza wyboczenia

Analiza wyboczenia w SOLIDWORKS Simulation pozwala ocenić, kiedy i w jakich warunkach konstrukcja może ulec niestabilności pod wpływem sił ściskających. Wyboczenie to zjawisko, które występuje, gdy smukłe elementy konstrukcyjne, takie jak kolumny, pręty czy belki, poddane są obciążeniom ściskającym, co prowadzi do ich nagłego odkształcenia lub załamania.

Dostępna w SOLIDWORKS Simulation Professional analiza wyboczenia pozwala określić krytyczne obciążenie, przy którym dochodzi do utraty stabilności, a także zidentyfikować potencjalne słabe punkty konstrukcji. Analiza ta jest szczególnie istotna w projektowaniu elementów narażonych na duże siły osiowe, takich jak podpory, kolumny czy ramy konstrukcyjne, gdzie stabilność strukturalna jest kluczowa dla bezpieczeństwa projektu.

Rodzaje analiz w SOLIDWORKS – analizy dynamiczne i nieliniowe

Analizy dynamiczne i nieliniowe w SOLIDWORKS Simulation umożliwiają badanie zachowania konstrukcji w bardziej złożonych warunkach obciążeń. Analizy MES w pakiecie Premium SOLIDWORKS Simulation są stosowane, gdy standardowe, liniowe podejście nie jest wystarczające do pełnego zrozumienia reakcji modelu na działające siły. Zagadnienia te poznasz korzystając z naszego kursu Analizy nieliniowe w Simulation Premium.

Analiza upadku

Analiza upadku (ang. drop test analysis) w SOLIDWORKS Simulation pozwala symulować zachowanie konstrukcji lub produktu w momencie, gdy uderza o podłoże po upadku. Dzięki niej można zrozumieć, jak obciążenia dynamiczne wynikające z uderzenia wpływają na integralność strukturalną modelu. Symulacja pozwala ocenić, które elementy konstrukcji są najbardziej narażone na uszkodzenie, identyfikując strefy o najwyższym naprężeniu i możliwych deformacjach. Uwzględnia ona nie tylko siłę uderzenia, ale także materiał, geometrię obiektu oraz warunki kontaktu z powierzchnią.

Przeprowadzając tego typu analizę, można zoptymalizować projekt, aby zwiększyć jego wytrzymałość i odporność na upadki, co ma kluczowe znaczenie w wielu branżach, zwłaszcza tych związanych z produktami konsumenckimi czy transportowymi.

Analizy częstotliwości

Częstotliwość własna określa tendencję do drgań przy pewnych częstotliwościach. Drgania są bardzo niepożądanym zjawiskiem, wpływającym na trwałość naszego produktu. W skrajnych przypadkach wpadnięcie w rezonans może spowodować szybkie zniszczenie komponentu, dlatego przeanalizowanie wpływu warunków pracy na obiekt może być kluczowe dla żywotności. Częstotliwości drgań własnych możliwe są do określenia dzięki SOLIDWORKS Simulation Professional, którego zakres jest omawiany w ramach kursu Analizy w Simulation Professional.

Analizy obciążeń zmiennych

Analizy obciążeń zmiennych w SOLIDWORKS Simulation pozwalają badać, jak konstrukcja reaguje na siły, które zmieniają się w czasie lub przestrzeni. Ten rodzaj analizy jest niezbędny w przypadku projektów, które są narażone na cykliczne obciążenia, wibracje lub inne dynamiczne oddziaływania. A to może prowadzić do zmęczenia materiału, uszkodzeń lub awarii.

Dzięki analizom obciążeń zmiennych można symulować różne scenariusze, takie jak:

• Obciążenia cykliczne – powtarzające się siły, które mogą wywoływać zmęczenie materiału. Na przykład w elementach maszyn, które są narażone na stałe wibracje lub siły w ruchu obrotowym.

• Obciążenia impulsowe – nagłe, krótkotrwałe obciążenia, które mogą prowadzić do deformacji lub uszkodzeń, np. w sytuacji gwałtownego hamowania lub uderzenia.

• Obciążenia harmoniczne – siły o zmieniającej się amplitudzie i częstotliwości. Mogą powodować rezonans i niepożądane wibracje, co jest szczególnie ważne przy projektowaniu urządzeń mechanicznych i elektrycznych.

SOLIDWORKS Simulation Standard umożliwia wirtualne testowanie różnych typów obciążeń zmęczeniowych. To m.in. drgań harmonicznych i losowych, zarówno ze stałą jak i zmienną amplitudą. Na tej podstawie można dobrać odpowiednią geometrię lub materiał.

Analizy termiczne

Temperatura jest czynnikiem w znacznym stopniu wpływającym na materiały. Zbyt wysoka lub niska może osłabić element a w konsekwencji doprowadzić do uszkodzenia. Przewidzenie rozkładu temperatur może być kluczem do poprawnego funkcjonowania urządzenia. Analizy strukturalne z uwzględnieniem temperatury są dostępne w SOLIDWORKS Simulation Professional. Analiza termiczna to nie tylko badanie temperatury, ale także przewodzenia i odbierania ciepła, radiacji, konwekcji oraz dostarczanej lub odbieranej energii.

Optymalizacja produktu

Często w projekcie dążymy do uzyskania określonego celu na przykład: minimalnej masy, minimalnego kosztu czy maksymalnego rozmiaru. Proces optymalizacji w przypadku konieczności zmiany kształtu naszego obiektu jest bardzo czasochłonny. Wymaga on przeprowadzania symulacji po każdej, nawet najdrobniejszej poprawce. Dzięki SOLIDWORKS Simulation Professional proces ten staje się zautomatyzowany. Wystarczy zadać warunki początkowe oraz cel, a program automatycznie wygeneruje rozwiązanie, które najlepiej spełni nasze wymagania. Co więcej, sam wygeneruje odpowiednią geometrię, a to pozwoli na uniknięcie konieczności przebudowywania naszego projektu.

Analiza połączeń

Analiza połączeń w SOLIDWORKS Simulation pozwala dokładnie zbadać wytrzymałość i zachowanie różnych typów złączy w modelu, takich jak śruby, spawy, nity, zawiasy czy kleje. Prawidłowe funkcjonowanie połączeń jest kluczowe dla stabilności i bezpieczeństwa całej konstrukcji, dlatego analiza tych elementów jest nieodzowna w procesie projektowania.

Analiza zbiorników ciśnieniowych

Zbiorniki ciśnieniowe często stanowią kluczowy element instalacji pneumatycznych lub hydraulicznych. Ze względu na różnorodne obciążenia, które mogą na nie działać, ich dokładne zamodelowanie jest wyzwaniem. Analiza zbiorników ciśnieniowych dostępna jest w SOLIDWORKS Simulation Professional, i polega na zestawieniu wyników szeregu symulacji, które oceniają bezpieczeństwo i wydajność projektu. Dokładna interpretacja wyników pozwala uzyskać pewność, że zbiornik wytrzyma wymagane obciążenia. Dzięki zaawansowanym analizom możliwe jest nie tylko zapewnienie trwałości i niezawodności zbiornika, ale także optymalizacja jego konstrukcji w celu spełnienia rygorystycznych norm i standardów.

Analiza podmodeli

W przypadku, kiedy istotny jest konkretny obszar modelu, możliwe jest przeprowadzenie dokładnej symulacji wyodrębnionego, newralgicznego obszaru, bez konieczności ponawiania symulacji całości. Na wybrany obszar zostanie nałożona dokładniejsza siatka, a analiza zostanie zawężona jedynie do tego miejsca. Dzięki temu uzyskać można dokładniejsze dane odnośnie wybranych miejsc, bez konieczności ponownego ustawiania siatki i symulowania całego modelu. Analiza podmodeli dostępna jest w pakiecie SOLIDWORKS Simulation Professional.

Badania struktur kompozytowych

Materiały kompozytowe są kluczowym komponentem w wielu branżach takich jak motoryzacja lub lotnictwo. Ze względu na jego ortotropię, wytrzymałość komponentu zależy głównie od układu kolejnych warstw laminatu i jest trudna do analitycznego obliczenia. Dostępna w wersji Premium SOLIDWORKS Simulation symulacja materiałów kompozytowych, pozwala na dokładne zamodelowanie struktury kompozytu, a następnie sprawdzenie jego wytrzymałości. Dzięki temu unika się czasochłonnego i kosztownego testowania próbek, a nawet całych elementów.

Podsumowanie rodzaje analiz w SOLIDWORKS

SOLIDWORKS oferuje szeroki wachlarz narzędzi do symulacji, które umożliwiają inżynierom dokładną analizę i optymalizację projektów już na etapie modelowania. Od podstawowych analiz statycznych, przez zaawansowane symulacje dynamiczne i nieliniowe, aż po analizy wyboczenia, upadku i obciążeń zmiennych – każde narzędzie ma na celu zapewnienie wytrzymałości, bezpieczeństwa i efektywności projektowanej konstrukcji. Wykorzystanie tych symulacji pozwala na przewidywanie potencjalnych problemów, zmniejszenie kosztów produkcji oraz skrócenie czasu wprowadzenia produktu na rynek. Wszystkie rodzaje analiz w SOLIDWORKS Simulation to niezastąpione narzędzie, które wspiera inżynierów w tworzeniu lepszych, bardziej zoptymalizowanych projektów.

Jeśli napotkasz jakiekolwiek trudności podczas korzystania z narzędzi SOLIDWORKS Simulation, nasz zespół wsparcia technicznego jest zawsze do Twojej dyspozycji. Zapraszamy do kontaktu, aby uzyskać pomoc i odpowiedzi na wszystkie pytania.