Simcenter 3D: wykorzystanie istniejących modeli obliczeniowych w różnych projektach
Bardzo często zdarza się, że w konstrukcjach elementy się powtarzają, co oznacza, że ta sama część musi być wielokrotnie zdyskretyzowana takimi samymi parametrami. Przy pracy z naprawdę dużymi modelami może to być bardzo monotonne i mało komfortowe. Przy modelach tego typu łatwiej pracować na małych fragmentach, a dopiero później je ze sobą powiązać. Tutaj ponownie ujawnia się przewaga Simcenter 3D w zakresie integracji narzędzi CAE z CAD. Z uwagi na to, że identyczne części mogą występować w różnych położeniach, Simcenter 3D na podstawie powiązań geometrycznych wstawi siatki elementów skończonych dokładnie w tych położeniach, które określono w złożeniu CAD. Dlatego tematem niniejszego artykułu jest Simcenter 3D: wykorzystanie istniejących modeli obliczeniowych. Omówię te zagadnienie na bazie silnika spalinowego, w którym będę sprawdzał wytrzymałość elementów odpowiedzialnych za mocowanie silnika.
Kolejne etapy pracy
Rys. 1: Model silnika spalinowego
W omawianym modelu łapa silnika występuje w zespole mocowania silnika jako podłożenie oraz komponenty bezpośrednio przykręcone do korpusu koła zamachowego. W pierwszej kolejności sprawdzane są poszczególne komponenty i podzespoły. W tym celu łapa silnika została odpowiednio zmeszowana.
Rys. 2: Analizowane komponenty zespołu silnika spalinowego
Po przejściu do pliku symulacji nadano połączenia pomiędzy komponentami oraz obciążenia i podpory. W celu sprawdzenia konstrukcji w pliku symulacji stworzono dwa rodzaje analiz: statyczną i modalną. Po przeprowadzeniu wszystkich obliczeń można przejść do analizy wyników.
Rys. 3: Model łapy silnika
Rys. 4: Wyniki analizy łapy silnika
Po sprawdzeniu wytrzymałości łapy można przejść do analizy zespołu mocowania silnika. Składa się on z łapy silnika oraz belki wsporczej. Do stworzenia modelu dyskretnego użyto złożenia siatek AFM. Dzięki temu będzie można wykorzystać już wcześniej policzony model FEM łapy silnika. Na drzewie w oknie Symulator nawigacji widać brakujące modele łap silnika. W tym celu można stworzyć nowe siatki czy złożenia siatek lub przypisać istniejące pliki FEM.
Rys. 5: Przypisywanie istniejących siatek do wskazanych obiektów
Po wskazaniu pliku siatek model jest gotowy do analizy. Po przejściu do pliku symulacji, nadaniu warunków brzegowych i definicji solvera przeprowadzono obliczenia. Po wykonaniu analiz mamy sprawdzoną konstrukcję zespołu mocowania silnika.
Rys. 6: Wyniki naprężeń zespołu mocowania silnika
Rys. 7: Wyniki analizy modalnej zespołu mocowania silnika
Tworząc model obliczeniowy całego silnika możemy przypisać istniejące siatki za pomocą automatycznego mapowania na powiązane modele. Modele FEM które zostały wcześniej stworzone automatycznie zostaną przypisane i wyświetlone w pliku złożeń siatek.
Rys. 8: Automatyczne przypisanie istniejących siatek
Tworzenie siatki FEM
Do pozostałych komponentów można stworzyć siatki FEM lub kolejne złożenia siatek AFM. Jeżeli którekolwiek elementy są powtarzalne, to siatki zostaną powielone automatycznie. Dzięki temu przyśpieszamy czas na przygotowanie geometrii do obliczeń. W pliku AFM można stworzyć dodatkowe elementy łączące poszczególne siatki np. elementy sztywne RBE2, RBE3, elementy masowe itd. Kontakty pomiędzy elementami zostaną utworzone na poziomie pliku obliczeniowego. A co z numeracją węzłów, jeżeli stosujemy ten sam obiekt zarówno bezpośrednio w pliku FEM jak i w złożeniach AFM? Simcenter nad wszystkim panuje i możemy dokonać przenumerowania węzłów i elementów za pomocą Menadżera etykiet złożenia.
Rys. 9: Numeracja węzłów i elementów z złożeniach siatek AFM
Po przejściu do pliku symulacji i zadania warunków brzegowych, kontaktów, zdefiniowania parametrów solvera można przejść do obliczeń. Wyniki analizy można przeprowadzić w efektowny sposób korzystając z narzędzi do wizualizacji i pokazać wyniki analizy wraz z geometrią CAD.
Rys. 10: Wizualizacja wyników elementów mocowań silnika spalinowego
Rys. 11: Wizualizacja wyników elementów mocowań silnika spalinowego
Simcenter pozwala na szybkie przygotowanie modeli do obliczeń. Dzięki złożeniom siatek AFM można sprawnie przygotować nawet duże konstrukcje. Ważne jest też to, że istniejące siatki analizowanych modeli mogą być wykorzystywane pomiędzy różnymi typami analiz. Simcenter 3D umożliwiający analizy multiphysic jeszcze bardziej zwiększając wydajność naszej pracy i podnosząc jakość obliczeń.
Opracował: Michał Sroka