Создание оболочек в SolidWorks
Создание оболочки — это процесс удаления материала, в результате которого будет получена полая модель с стенками заданной толщины. Команда Оболочка используется для создания тонкостенных элементов в тех случаях, когда более простыми методами (например, выталкиванием или вращением контура) построить конструкцию детали невозможно.
При выполнении данной операции, в подавляющем большинстве случаев, требуется получить открытую полую модель (для чего необходимо будет удалить одну или несколько граней), а также придать разным участкам модели неодинаковую толщину стенок.
Пример решения данной задачи приведен на рис. ниже, где в импортированной модели (файл Extrude(Bottle_Shell).igs) требуется создать полость с толщиной стенок 1 мм, а у поверхности горлышка — 2 мм.
Команда вызывается из меню Вставка >> Элементы >> Оболочка и требует для ввода две группы исходных данных. Первая — Настройки, в которой указывается толщина стенок модели по умолчанию для всех поверхностей, а также грани, которые будут удалены с целью создания незамкнутой полой модели. Вторая — Настройки — разная толщина, где указываются поверхности, толщина стенок которых должна отличаться от принятой по умолчанию.
Пример выполнения команды Оболочка
Замечание. Из некоторых моделей по геометрическим соображениям SolidWorks не в состоянии построить оболочку. Например по причине того, что указанное значение параметра толщины превышает на некоторых участках модели минимальное значение радиуса кривизны поверхности.
В подобных случаях необходимо либо исправить модель, либо изменить значение толщины. А для того, чтобы знать что изменять и на какую величину, следует выполнить диагностику ошибок. Вызывается окно из меню Инструменты >> Проверить.
Диагностика ошибок модели
После выбора проверяемых объектов и параметров проверки в Списке результатов появится перечень элементов модели, которые требуют исправления, а после двойного щелчка на названии элемента, результат проверки будет отображен в графической области.
Не могу построить сетку для расчёта велосипедной рамы
Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.
Сейчас на странице 0 пользователей
Нет пользователей, просматривающих эту страницу.
Сообщения
Автор: mamomot · Опубликовано: 2 минуты назад
Второе Приложение Б к ранее выложенной Нормали по сварке: «Элементы типовые. Конструкция размеры и технические требования». 9_0_3 Нормаль ОГТ Приложение Б.pdf
Автор: SergeyF · Опубликовано: 23 минуты назад
В каталогах производителей не указанна поверхностная закалка. Толкатели идут стандартной размерной линейкой, обычно 80/100/150/200/250, в дальнейшем они всегда обрезаются до необходимого размера. Если толкатель имел бы только поверхностную закалку, то он бы получал после обрезки «сырой» торец выходящий на фасонную поверхность формообразующей.
Автор: maxx2000 · Опубликовано: 33 минуты назад
В Creo11 можно будет считать теплопередачу между твердотельной геометрией и «жидким» телом
Автор: Jesse · Опубликовано: 42 минуты назад
Ну в статике вашей арматуре вряд ли че то будет. Раз речь идёт про акустику, то тут уже вибрации в звуковом диапазоне , а это тысячи Герц. Ну и усталость смотреть.
Автор: Misha hm · Опубликовано: 1 час назад
Готов поспорить, что это не так. Вот картинка: Опорная температура 273К. Температура горячей стенки задал как 90К, холодной — минус 10К. Легенда показывает абсолютные значения (так ведь?). Тогда это неправильно. Либо, это может быть правильно только в одном случае, если легенда в относительных (опорной) градусах.
Автор: SHARit · Опубликовано: 1 час назад
Автор: maxx2000 · Опубликовано: 2 часа назад
@Барс между болтом и отверстием, между фланцем и прокладкой. Это называется жёсткий шарнир. Так называют потому что возможно только кручение или качание вокруг или вдоль оси но не происходит линейное перемещение. Если болтовое соединение заменить сваркой, то такое соединение станет жёстким. Между балкой и фланцем жёсткое соединение, между фланцем и прокладкой шарнир с 5 минуты приварено, приклеено — не шарнир.
База знаний по трехмерному проектированию в Pro/Engineer, Creo, Solidworks, электронике на STM32
Расчет радиатора охлаждения в Solidworks Simulation будем производить аналогично процедуре, описанной здесь. Радиатор также будет с пластинчатыми ребрами и будет обдуваться вентилятором K3G250-RD43-01 EBM Papst. Для его расчета воспользуемся моделью сборки из статьи Solidworks 2013. Процесс сборки и вставка крепежа по производным массивам.
В этом уроке вы научитесь:
- Редактировать деталь в режиме сборки.
- Настраивать результаты измерений.
- Быстро упрощать расчетную модель.
- Настраивать материалы для моделей.
- Назначать тепловые нагрузки.
- Задавать условия конвекции.
- Исследовать температуру в конкретных точках радиатора.
Подготовка геометрии
Перед расчетом нам необходимо определить площадь сечения в радиаторе, через которое пойдет воздушный поток. Для этого создадим на радиаторе вспомогательную поверхность (сечение воздушного потока). Выделим радиатор в дереве модели и в контекстном меню выберем команду Редактирование детали . В графическом окне можно наблюдать как остальные компоненты сборки стали прозрачными.
Такая прозрачность может вызвать определенные торможения процессора, поэтому для ускорения работы прозрачность можно отключить. Это делается с помощью переключения команды на панели CommandManager (Рис.2). С этим разобрались. Теперь у радиатора выделим торец и на всплывающей панели инструментов (или в контекстном меню) выберем команду Эскиз . Solidworks перейдет в режим построения эскиза.
Построим эскиз как на Рис.3. Для ускорения построения можно воспользоваться командой на панели CommandManager(если выделить грань торца радиатора) и удалить лишние линии в эскизе после этой операции. После построения эскиза, выходим их него и переходим на вкладку Поверхности на панели CommandManager. Здесь выбираем команду , не забыв перед этим выделить новый эскиз в дереве модели. В итоге мы получили плоскую поверхность на основе замкнутого эскиза.
Неплохо было бы расчитать ее площадь: для этого есть все необходимые инструменты в Solidworks. Перейдем на вкладку Анализировать на панели CommandManager. Выделим новую поверхность и нажмем на команду . В появившемся окне можно будет увидеть результат — 4622.73 мм 2 . Запомним это число. Выйдем из режима редактирования, нажав на кнопку на панели CommandManager.
Наша сборка представляет собой радиатор длиной 300 мм с установленными на нем тремя транзисторами IGBT CM400HA-24A Mitsubishi, каждый из которых выделяет максимально 2350 Вт при определенных условиях, как указано в документации.
Тепловой расчет
Подготовительная информация получена, теперь создадим конфигурацию Тепловой анализ и погасим в этой конфигурации весь крепеж (винт с производными массивами). Таким образом мы несколько упростили расчетную модель. Теперь необходимо подключить расчетный модуль: зайдем в CommandManager на вкладку Продукты Office и включим . Появится вкладка Simulation и меню Simulation. Зайдем в это меню и немного настроим расчетный модуль с помощью команды Параметры.
Откроется окно настроек, перейдем в нем на вкладку Настройки по умолчанию, в раздел Единицы измерения. В этом разделе в группе Система единиц измерения выберем СИ (MKS), а в группе Единицы измерения выберем для измерения температуры значение Цельсий. Нажмем ОК.
До этого мы погасили незначащие компоненты — крепеж. Но для построения упрощенной сетки конечных элементов нам могут помешать мелкие элементы — отверстия, фаски, скругления. Слишком сложная сетка долго строится и в нашем случае мало чего дает. Поэтому воспользуемся инструментом упрощения геометрии «на лету» — выполним команду меню Инструменты > Найти/Изменить > Упрощение. В опциях команды Упрощение (Рис.7) отметим галочками Элементы: Скругления и Отверстия. Зададим Коэффициент упрощения = 0,1 и нажмем кнопку Найти сейчас. В найденных результатах выделим все элементы с помощью клавиши CTRL и нажмем кнопку Погасить. Теперь видно, что все резьбовые отверстия и скругления пропали на всех моделях. Закроем опции команды упростить.
Перейдем в меню Simulation и выполним команду Исследование. В опциях команды выберем Термический и нажмем ОК.
Выбираем радиатор в дереве модели или в графическом окне и на панели CommandManager нажмем кнопку . Выберем сплав 1060 среди Сплавов алюминия. Выберем все транзисторы с помощью клавиши CTRL и, с помощью кнопки выберем Медь среди Сплавов меди и назначим ее для всех транзисторов сразу с помощью кнопки Применить (характеристики меди можно посмотреть на нашем сайте САПР. Важные параметры некоторых материалов, используемые при тепловых расчетах).
Далее зададим тепловую (выделяемую) мощность транзисторов. Делается это с помощью команды Тепловая мощность в выпадающем списке на панели CommandManager. В опциях команды Тепловая мощность последовательно выберем объекты — транзисторы целиком с помощью команды Выбрать другой в контекстном меню. Затем установим опцию На объект и назначим значение тепловой мощности — 200 Вт в системе SI. Таким образом, мы назначили каждому транзистору по 200 Вт, т.е. меньше 10% от максимальной мощности при 25°C окружающей температуры (см. в начале статьи полную мощность). Нажмем Ок.
Теперь настроим условия конвекции, потому что именно этот режим соответствует принудительному обдуву воздухом. Делается это с помощью команды Конвекция в выпадающем списке на панели CommandManager. Выбираем в графическом окне нижние поверхности основания радиатора и поверхности ребер, т.к. именно они будут обдуваться воздухом в канале. Введем значение температуры окружающего воздуха в графе Массовая температура окружающей среды — 313,15 Кельвин (40°C), чтобы наше изделие работало и в жарком месте. Пересчет °C в К можно провести в любом онлайн калькуляторе, например здесь. Далее следует задать коэффициент конвекции h в графе Коэффициент конвективной теплоотдачи: 55.444 в единицах измерения W / (m^2 K).
Это число рассчитываться по значениям производительности вентилятора K3G250-RD43-01 П2/3 = 640 • 2 / 3 = 426 м 3 /час (см. характеристики), площади поперечного сечения воздушного канала S = 4622.73 мм 2 и длине ребра радиатора L = 0.3 м. Коэффициент конвекции можно определить по этим характеристикам на нашем сайте в статье Формулы расчета радиатора охлаждения.
Приступим к созданию сетки конечных элементов с помощью команды Создание сетки в выпадающем списке на панели CommandManager. В опциях ничего изменять не будем и нажмем ОК. Solidworks выдаст ошибку: Толщина не определена для одной или нескольких оболочек. Ясно, что надо подавить нашу поверхность, которая предназначалась для расчета площади сечения воздушного канала. Сделаем это и снова запустим создание сетки с опциями по умолчанию.
Итак, сетка создалась успешно. Значит ничего больше настраивать не требуется. Теперь просто нажмем команду на панели CommandManager.
Результаты расчета
Тепловой расчет радиатора в Solidworks прошел успешно. Результаты выведены в градусах Цельсия, как было указано у нас в настройках. Температура радиатора в самых горячих местах составила 73.44 °C, что вполне удовлетворительно. Теперь измерим температуру в интересующих нас точках.
Выполним команду Зондирование в выпадающем списке на панели CommandManager. Опции этой команды выглядят угрожающе, но нам нужно только указывать мышкой в графическом окне необходимые точки и получать результаты измерения.
Если результаты расчета не удовлетворяют необходимо изменить конструкцию радиатора, поставить другой вентилятор, изменить размер воздушного канала или изменить ориентацию прибора. Вариантов для исследования много и Solidworks в этом хороший помощник.
А как же учесть тепловое сопротивление между транзистором и радиатором? В документации на транзистор есть характеристика Contact thermal resistance (Rth(c-s)) — тепловое сопротивления с учетом теплопроводящей пасты 20 K/кВт. Просто посчитаем перегрев: 0,2 кВт • 20 K/кВт = 4 К (и соответственно 4°C перегрева). На такую величину будет перегреваться транзистор относительно радиатора под ним.
Сварные соединения в SOLIDWORKS Simulation
Дополнительный модуль SOLIDWORKS Simulation позволяет проводить инженерные расчеты в деталях и сборках. В этой статье мы рассмотрим реализацию сварных соединений на примере небольшой части трубопровода.
Постановка задачи
Нам необходимо создать три твердотельных тела (рис. 1).
Создаем новое исследование, выбираем Статический анализ.
Затем заходим во вкладку Детали. Здесь представлены три элемента, два из которых имеют значки, означающие твердотельный элемент, и один значок, означающий оболочку (рис. 2).
Если щелкнем правой кнопкой мыши по этим оболочечным деталям и выберем Рассматривать как твердое тело, значок поменяется на твердотельный элемент, как и сама деталь (рис. 3).
Рядом с деталями расположены значки треугольников, которые показывают порядок элементов (рис. 4).
Их кромки немного кривые. Это означает, что будет строиться сетка 2-го порядка (высококачественная сетка). Если щелкнуть правой кнопкой мыши по детали и выбрать Применить сетку чернового качества, значок изменится на треугольник с прямыми кромками (рис. 5).
Сетка элементов в данном случае станет 1-го порядка. Это значит, что сеточные элементы не будут иметь промежуточного узла и все элементы могут перемещаться и деформироваться, но не могут изменять свои стенки и ребра, то есть не изгибаются. Вернем сетку 2-го порядка.
Затем для примера преобразуем верхнюю деталь в оболочку. Это можно сделать двумя способами. Первый способ – воспользоваться вкладкой Менеджер оболочки, в которой выбираются необходимые тонкостенные детали или грани (рис. 6).
Второй способ – использование функции Определить оболочку выбранными гранями. Устанавливаем тип Тонкая и выбираем переднюю грань. Пока указываем тип без предварительного просмотра. Толщину по умолчанию оставляем в 1 мм (рис. 7).
Переходим во вкладку Смещения и видим, что выбрана Срединная поверхность. Если включить Полный предварительный просмотр, от выбранной грани в каждую сторону программа отложит по 0.5 мм. Поскольку нам нужна Нижняя поверхность, зададим значение толщины до 1.5 мм, чтобы достичь визуального соответствия (рис. 8).
Значок изменится с «твердотельного» на «оболочку» (рис. 9).
Теперь зададим одинаковый материал для всех элементов, для примера выберем оцинкованную сталь.
Следующий шаг – редактируем Глобальное взаимодействие, поскольку с версии 2021 года изменилась терминология контактов: теперь она логичней передает смысл оставшихся неизменными функций. Например, то, что раньше называлось Нет проникновения, сейчас носит название Контакт, а Проникновение допускается – Свободно. Таким образом, поскольку тип Связанные склеивает элементы, а Контакт не допускает проникновение, мы выбираем тип Свободно, когда проникновение допускается (рис. 10).
Это сделано, чтобы увидеть только сварочные контакты. Правда, если удалить Глобальное взаимодействие, результат будет тем же.
Граничные условия
Создаем сварной шов на границе оболочки и твердого тела. Выбираем грань на оболочке, при этом не забывая, что нужно выбирать именно ту поверхность, через которую раннее была создана оболочка. Других граней программа «не видит», так как для созданной оболочки их нет. После выбора второй грани на твердотельном элементе появится подсветка нужной нам кромки, где будет проходить сварочный шов. Оставляем все по умолчанию, лишь укажем размер шва в 0.8 мм (рис. 11).
Затем следует создать точечный шов. Для этого нужно указать две поверхности, которые будут свариваться. Выбираем две грани, между которыми будет построена в выбранных точках связь, как будто их уже проплавили и соединили. Если бы мы взяли внутренние грани, то прочность была бы ниже, потому что при этом толщина самого листового металла не участвовала бы. Указываем крайние точки прямоугольников. Диаметр точечного сварного шва будет равен 2.5 мм (рис. 12).
Теперь задаем крепления. Зафиксируем нижнюю грань листового метала и верхнюю кромку оболочки. Не забывайте, какую именно кромку оболочки нужно закреплять (там, где ранее создали оболочку), в противном случае будет возникать ошибка (рис. 13).
Задаем силу, выбираем внутреннюю грань центрального твердотельного элемента. Указываем направление, в качестве справочной геометрии выбираем грань, как изображено на рисунке, и параллельно выбранной плоскости задаем силу в 250 Н (рис. 14).
Следующий шаг – это формирование сетки. Создадим Элементы управления сеткой, выберем места, где могут быть ошибки – это скругления и грани, где находятся сварные соединения. Задаем плотность сетки Высокое (рис. 15).
Далее создаем сетку на основе кривизны (рис. 16).
Сетка построена, правда она не совсем корректна (рис. 17). Поскольку узлы сетки не совпадают, одна сетка получилась крупнее, чем другая. Но не будем заострять на этом внимание. Рассмотрение данной проблемы требует отдельной статьи.
Результаты
После запуска расчета взглянем на эпюру напряжения (рис. 18).
Напряжения не достигли предела текучести. На эпюре видно, что сварочный шов отработал хорошо: есть лишь некоторые локальные концентраторы напряжений. Точечные сварные швы должны тоже содержать локальные возмущения. Шкала деформации равна 25, значит реальная деформация была увеличена в 25 раз. Выберем точную шкалу и поставим единицу измерений на легенде МПа.
Видно, что максимальные напряжения находятся на креплениях. Сейчас лучше видны всплески напряжений в точечных сварных швах.
Вывод
Инженерный модуль SOLIDWORKS Simulation позволяет проводить расчеты на прочность, усталость и многое другое с помощью разных типов соединений. В этой статье мы рассмотрели сварные соединения.
Результаты максимальных напряжений показали, что концентраторы напряжений находятся в точечных сварных швах, представляющих собой точечные контакты. Математически они вводят сингулярность с бесконечными значениями напряжений. Поэтому дальнейшее уточнение сетки не приведет к более точному распределению напряжений. Точечные сварные швы могут быть использованы только для изучения глобальной деформации всего тела, что потребует детального их анализа.
Если вы предпочитаете изучать новый материал по видео, добро пожаловать на наш YouTube-канал «Школа SOLIDWORKS». Перейдя по ссылке, вы сможете посмотреть видеоролик, в котором мы учимся задавать сварные соединения в SOLIDWORKS Simulation.
Автор: Максим Салимов, технический специалист по SOLIDWORKS ГК CSoft
Нужно обучение с профессионалами? Переходите по ссылке и выбирайте курс.
Читайте другие наши статьи, посвященные SOLIDWORKS:
- «Термический анализ в SOLIDWORKS Simulation на примере микрочипа»
- «Советы и трюки SOLIDWORKS»
- «Простой расчет Flow Simulation»
- «Анализ внешнего потока в SOLIDWORKS Flow Simulation»