Technical Specialist – Sweden
Mallin rajoittaminen oikealla tavalla voi olla haasteellista simuloinnissa. Haluat mallin ilman jäykkää rungon liikettä, mutta et halua sen olevan liian jäykkä? 3-2-1-menetelmä on yksi tapa auttaa sinua ratkaisemaan tämänkaltaisia ongelmia. Olen luonut tämän vaiheittaisen esimerkin, jonka avulla voit vakauttaa mallisi SOLIDWORKS Simulationissa.
Vapauden asteet (Degrees of Freedom, DOF)
Virkistetäänpä ensin muistiamme ”vapausasteista”. Yksinkertaisesti selitettynä, jokainen mallin piste voi liikkua kolmeen suuntaan X-, Y- ja Z-akseleillaan ja pyöriä X-, Y- ja Z-akselinsa ympäri. Kaiken kaikkiaan on olemassa siis kuusi vapausastetta: kolme translaatiota ja kolme rotaatiota. Nämä kaikki translaatiovapausasteet ja pyörimisvapausasteet on kiinnitettävä, jotta runko ei pääse liikkumaan.
Statiikasta puhuttaessa, puhutaan usein siitä, kuinka monta vapausastetta rungolla/esineellä on. Mutta mikä on vapausaste (DOF)?
Jotkut teistä, jotka käyttävät SOLDIWORKS Simulationia, ovat luultavasti törmänneet virheilmoitukseen, että malli on epävakaa. Joskus suunnittelijan ja tasapainokaavion mukaan kaiken pitäisi olla tasapainossa, mutta Simulation ei tulkitse asiaa samalla tavalla. Jotta kappale saadaan staattiseen tasapainoon, kaikkien runkoon kohdistuvien voimien ja momenttien summan on oltava nolla. Tästä huolimatta joskus kuitenkin ilmenee pientä rungon jäykkyydestä johtuvaa liikettä, joka tekee rungosta epävakaan – runko liikkuu – ja lopputulos on epätarkka.
3-2-1-menetelmä voi auttaa ratkaisemaan tämän ongelman.
3-2-1 -menetelmä
Menetelmä sisältää kolme vaihetta, joissa jokaisessa rajoitetaan eri liikkumisvapausasteita.
- Ensimmäisessä vaiheessa kaikki kolme translaatiovapautta ovat rajoitettuja
- Toisessa vaiheessa kaksi translaatiovapautta on rajoitettu
- Ja viimeisessä vaiheessa yksi translaatiovapaus on rajoitettu
Kaiken tämän summa on kuusi – mikä on myös staattisen mallin mukaan vaikuttavien vapausasteiden summa. Jos rajoitamme niitä, estämme rungon jäykän liikkumisen.
Menetelmän käyttäminen
Tässä esimerkissä malliin on lisätty materiaali ja kaksi käänteistä voimaa, 1000 N kumpaankin suuntaan, jolloin runkoon vaikuttavien voimien summa on nolla.
Tutkimusanalyysiä suoritettaessa saamme kuitenkin viestin ”malli on epävakaa”.
Voimme ratkaista ongelman seuraavasti:
Ensimmäisessä vaiheessa lukitaan liike x-, y- ja z-suunnassa, eli kaikki kolme translaation vapausastetta. Mutta runko voi pyöriä vapaasti, kuten pallonivel.
Toisessa vaiheessa lukitsemme liikkeen x- ja z-suunnissa, mikä on normaali suunta ”viivalle”.
Vaihe kaksi SW-simulaatiossa
Kolmannessa vaiheessa lukitaan vain siirtymä z:hen, joka on normaalia pisteiden 1, 2 ja 3 muodostamaan tasoon nähden.
Tämä johtaa siihen, että malli on nyt lukittu kaikkiin vapausasteisiin (DOF) ja meillä pitäisi olla tasapainotettu kuormitus, joka näyttää vain odotetut muodonmuutokset. Tällä menetelmällä vähennämme myös jännityskeskittymien riskiä, joita voi syntyä mallin liiallisesta kiristämisestä.
Tämä on hyvä menetelmä, kun haluat simuloida jotain, joka ei ole pultattu vaan vapaasti aseteltu.
Onko sinulla kysyttävää SOLIDWORKSista? Ota rohkeasti yhteyttä, niin autamme sinua. Lisää vinkkejä löydät YouTube-kanavaltamme.
Haluatko lisää vinkkejä SOLIDWORKS Simulationin käyttöön?
Simulaatioasiantuntijamme Eirin S. Holmstrømin upouusi videosarja.
