docMechanika s Inventorem
download 
Stížnost Transkript
Mechanika s Inventorem
___________________________________ Mechanika s Inventorem 3. Obecný postup MKP analýzy FEM CAD Petr SCHILLING, výpočty data autor přednášky Ing. Kateřina VLČKOVÁ, obsahová korekce Tomáš MATOVIČ, publikace Optimalizace 1 ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Obsah přednášky: Schéma obecného postupu MKP studie 3 Volba výpočtové studie 4 Příprava modelu (preprocessing) 5 Řešení (solution) 6 Interpretace a kontrola výsledků (postprocessing) 7 Výstupy a závěrečná diskuse 15 ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ 2 ___________________________________ ___________________________________ Schéma obecného postupu MKP studie: ___________________________________ obecná MKP studie příprava modelu řešení ___________________________________ Postup MKP studie volba výpočtové studie ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ interpretace a kontrola výstupů 3 Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem ___________________________________ přednáška 03: Obecný postup MKP ___________________________________ Volba výpočtové studie: ___________________________________ volba typu analýzy – dle zadání analýzy: statické, teplotní, modální, dynamické, lineární atd. ___________________________________ volba CAD geometrie: součást či sestava případné využití symetrie – pokud vlastnost geometrie obsahuje ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional ___________________________________ pevnostní analýza – lineární analýza modální analýza – vlastní frekvence ___________________________________ 4 ___________________________________ ___________________________________ Příprava modelu (preprocessing) ___________________________________ importování geometrického modelu – podpora přenosových formátů přiřazení materiálových vlastností – materiálové modely ___________________________________ vygenerování sítě konečných prvků – matematická interpretace 3D geometrie (CAD dat) definice okrajových podmínek – zatížení a vazby ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional ___________________________________ podpora nativních souborových formátů knihovna materiálů i definice vlastních materiálů ___________________________________ elementem kvadratický tetrahedron či hexahedron okrajové podmínky 5 ___________________________________ ___________________________________ Řešení (solution) ___________________________________ nejpohodlnější část analýzy soustavy algebraických rovnic (řádově tisíce) na místo diferenciálních neznámé těchto rovnic představují parametry řešeného fyzikálního problému ___________________________________ ___________________________________ elastický model – posuvy (deformace), teplotní pole – teplota profesionální FEM aplikace – volba řešiče – dnes nejčastěji iterační součástí řěšičů – algoritmy kontroly vlastních výpočtů ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional ___________________________________ řešič ANSYS 6 Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem ___________________________________ přednáška 03: Obecný postup MKP ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ zásadní část MKP analýzy – požadovaný výstup matematické řešení – velké množství dat bez grafické interpretace obtížně hodnotitelné ___________________________________ Zaměření na oblasti: ___________________________________ problematické (slabá stěna, poddimenzování atd.) ___________________________________ s přebytkem materiálu (malá nebo nulová napětí) výkonové charakteristiky modelu (vibrace) ___________________________________ 7 ___________________________________ ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ velké FEM aplikace – postprocessory často končí vyhodnocením únavy a životnosti ___________________________________ výsledky zobrazeny na 3D geometrii barevné isoplochy zvolené veličiny ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional ___________________________________ ekvivalentní napětí maximální hlavní napětí ___________________________________ minimální hlavní napětí deformace koeficient bezpečnosti 8 ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional Ekvivalentní napětí ___________________________________ trojrozměrný stav napjatosti trojrozměrná napětí vznikají v mnoha směrech – shrnuta pod pojem ekvivalentní napětí metody výpočtu hodnot napětí: 1. Teorie von Mises (MHM) – maximální redukované napětí ___________________________________ ___________________________________ 2. Teorie Tresca – maximální smykové napětí 3. Mohr – Coulombova podmínka redukovaného napětí ___________________________________ 4. Maximální tahové napětí 9 Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem ___________________________________ ___________________________________ přednáška 03: Obecný postup MKP ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional Maximální hlavní napětí Nekonečně malý objem materiálu v libovolném bodě uvnitř i na povrchu pevného tělesa lze otáčet tak že zůstanou zachována pouze normálová napětí. Všechna smyková napětí mají v této poloze nulovou hodnotu. ___________________________________ normálová napětí za těchto podmínek = hlavní napětí ___________________________________ hodnota napětí kolmého (normálového) k rovině nulového smykového napětí ___________________________________ maximální napětí v tahu vzniklé v návrhu (výpočtové studii) za daných podmínek zatížení 10 ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional Minimální hlavní napětí Nekonečně malý objem materiálu v libovolném bodě uvnitř i na povrchu pevného tělesa lze otáčet tak že zůstanou zachována pouze normálová napětí. Všechna smyková napětí mají v této poloze nulovou hodnotu. ___________________________________ normálová napětí za těchto podmínek = hlavní napětí ___________________________________ hodnota napětí kolmého (normálového) k rovině nulového smykového napětí ___________________________________ maximální napětí v tlaku vzniklé v návrhu (výpočtové studii) za daných podmínek zatížení 11 ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional Maximální a minimální hlavní napětí ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ 12 Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem ___________________________________ přednáška 03: Obecný postup MKP ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional Deformace ___________________________________ míra přetvoření objektu způsobená zatížením výsledky interpretovány barevnými isoplochami zobrazujícími velikost deformace vůči původnímu (nedeformovanému) tvaru modelu zobrazen deformovaný tvar modelu po řešení určení míst deformací ___________________________________ ___________________________________ určení zatížení odpovídající předepsané deformaci ___________________________________ 13 ___________________________________ ___________________________________ Interpretace a kontrola výsledků ___________________________________ Autodesk Inventor 11 Professional Koeficient bezpečnosti poměr mezi maximálním dovoleným napětím a ekvivalentním napětím ___________________________________ upozorňuje na oblasti možných problémů zobrazení oblastí, které zřejmě nevydrží výpočtovou studií předepsané zatížení opět interpretují barevné isoplochy většina konstruktérů volí (2 ÷ 4) – důvodem možnost většího zatížení ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ 14 ___________________________________ ___________________________________ Výstupy přednášky a závěrečná diskuse ___________________________________ vysvětlení postupu obecné MKP studie upřesnění možností aplikace Autodesk Inventor 11 Professional ___________________________________ popis správné interpretace výstupů výpočtových studií ___________________________________ Závěrečná diskuse, dotazy ___________________________________ ___________________________________ 15 Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem ___________________________________ přednáška 03: Obecný postup MKP
