מה לעשות כשאנליזה סטטית ליניארית לא מספיקה?

מתכננים ב-SOLIDWORKS מבצעים אנליזות כבר שנים רבות.

האנליזה השכיחה ביותר היא, איך לא, אנליזה סטטית לינארית, שכשמה כן היא – מאפשרת לנו לחקור את התפלגות המאמצים המתפתחים במודל תחת עומס סטטי ובתחום הלינארי של החומר ממנו הוא עשוי.

במאמר קודם (פתרון בעיות לא לינאריות מורכבות) הרחבנו על מגבלות האנליזה הסטטית-לינארית, ניתחנו מתי בעיה הופכת ללא לינארית וצפינו במגוון בעיות לא לינאריות מורכבות הניתנות לפתרון באמצעות SIMULIAworks בענן.

במאמר זה נרחיב בדוגמא טכנית כיצד משתמשי SOLIDWORKS Simulation יכולים להיעזר ביכולות המתקדמות של SIMULIAworks כדי לפתור בעיות שאנליזה סטטית לינארית לא מתאימה לפתור אותן.

הבעיה אותה ננתח היא עמידות שיני קליפס בעומס הסגירה שלו. בעיה שכיחה בעולם ה-Snaps והמחברים הפלסטיים.

אם המאמץ המקסימלי נמוך ממאמץ הכניעה (כלומר: נמצא בטווח הלינארי של החומר) – המודל תקין. אחרת – יש צורך לבצע שינויים גאומטריים כדי להתגבר על הבעיה.

בואו נראה מה קורה כשמגדירים בעיה שכזו באנליזה סטטית:

תנאי הגבול ניתנים להגדרה ללא כל בעיה – ריתום של חלק הנקבה, קידום של 18 מ"מ של חלק הזכר והגדרת אי חדירה בינהם זה כל מה שצריך להגדיר.

ריצה איטרטיבית ב-Large Displacement מצליחה להתכנס של 100%:

והתוצאה המתקבלת – תזוזות נכונות, אבל, אפס מאמצים:

"אבל אמרת שאם אנחנו בטווח הלינארי של החומר אז אנליזה סטטית לינארית מתאימה לא?"

נכון, אבל הבעיה הזו היא לא סטטית 😊

מה שאנו רואים הוא בעצם המצב הסופי בו הקליפס כבר נסגר, חלק הזכר לא נלחץ עוד כלפי חלק הנקבה והעומס יורד לאפס. העומס המקסימלי מתרחש כמובן תוך כדי הסגירה.

כדי לחקור מה קורה במשך כל התהליך – נדרש לבצע אנליזה לא לינארית המשנה את העומס לאורך זמן הסגירה.

אז, אם אתם כבר משתמשים ב-SOLIDWORKS Simulation והגדרתם תנאי גבול ומודל מתמטי לאנליזה, תוכלו לפתור אותה ב-SIMULIAworks במספר קליקים בודדים:

פותחים את תפריט ה-Add-Ins בחלון SOLIDWORKS ומפעילים את התוסף 3DEXPERIENCE Simulation Connector :

2. בתפריט הנפתח בוחרים את האנליזה שרוצים לייצא לפלטפורמה. הקונקטור יראה איזה תנאי גבול יעברו ואיזה לא, לדוגמא: קיבועים, עומסים, הגדרות רישות – יעברו, contact sets בין גופים – לא יעברו (כי אין צורך, SIMULIAworks מזהה אינטראקציה בין גופים באופן אוטומטי) :

3. לחיצה על Create Simulation תפתח את אפליקציית 3DEXPERIENCE עם המודל ותנאי הגבול לאנליזה:

בחלון האפליקציה ניתן לראות:

מימין – תפריט המדריך את השלבים השונים שנדרש לבצע באנליזה (תנאי גבול, רישות, תוצאות ועוד..)

למטה – סרגלי כלים המכילים את כל הפקודות איתן ניתן לערוך את האנליזה ולבצע שינויים

משמאל – עץ הסימולציה המכיל את הגדרות המודל, תנאי הגבול וניתוח התוצאות

4. כל תנאי הגבול (קיבועים, עמיסה, אינטראקציה בין גופים ורישות) הועברו אוטומטית מ-SOLIDWORKS. מה שנשאר כעת הוא רק להגדיר את פרק זמן האנליזה (זמן סגירת הקליפס במקרה זה) ואת צעדי הזמן (רזולוציית/ דיוק הפתרון):

5. מכאן נשאר רק להריץ את הסימולציה. ניתן לבחור בין ריצה לוקאלית תוך שימוש בליבות המחשב (לרבות שליטה בכמות הליבות הזמינות לטובת האנליזה) או בריצה בענן (רכישת קרדיט לשימוש בכוח מחשוב מרוחק):

6. צפייה וניתוח תוצאות:

ניתן לראות ששיני הקליפס חווים עומס מקסימלי של 93 MPa בזמן 0.854 שניות (מתוך פרק זמן של שניה אחת שהוגדרה) ושתמונת המאמצים מתואמת עם התקדמות סגירת הקליפס: