FEM - Simulace

Zajímá Vás, jak se bude chovat díl či sestava při různém typu zatížení?

Jak bude reagovat produkt na působení okolních faktorů nebo jak dlouho vydrží dané zatížení? I tyto otázky pomáhá řešit CATIA na platformě 3DEXPERIENCE.

Role Stress Engineer umožňuje provádět několik druhů analýz přímo v prostředí návrhu produktu. Konstruktéři si tak mohou ověřit chování svého dílu či sestavy s reálnými podmínkami, které na ně budou působit. Jednoduše tak zjistí okrajové podmínky funkčnosti svého návrhu, který mohou případně hned upravit v návaznosti na výsledky simulací. Lze tak předejít výrobě nákladných prototypů pro zjištění funkčnosti produktu. FEM simulace se provádí v nativním prostředí platformy 3DEXPERIENCE, konstruktéři tak nemusí exportovat a převádět data do jiných formátů a softwarů, jelikož prostředí 3D modelování a simulací se liší pouze typem příkazů. Díky asistentu a velmi intuitivnímu prostředí si mohou chování produktu ověřit i uživatelé bez dlouhodobých zkušeností z oblasti simulací.

Simulace využívají technologii systému Abaqus a jsou založeny na výkonném nástroji pro výpočet metody konečných prvků. Fyzický model je převeden na matematický model – je pokryt trojúhelníkovou sítí. Požadavky simulace jsou dále řešeny jako matematické úlohy na tomto matematickém modelu. Výsledky simulací jsou následně graficky znázorněny. Po výpočtu simulace je rovněž možné se přepínat mezi různými typy výsledků simulace jako je například Von Mises analýza, termální analýza, deformace, posunutí a další. 

Na výběr jsou k dispozici čtyři hlavní typy simulací – statická, dynamická, únavová a termální. V každé z nich je potřeba zadat podmínky a parametry pro výpočet, přičemž u každého typu simulace se mohou lišit. 

Asistent umožňuje zadávat podmínky a parametry pro výpočet simulace v postupných krocích, aby uživatel na nic potřebného nezapomněl a celý scénář simulace byl intuitivní. Příkazy pak lze zadávat jak z hlavního panelu příkazů tak i přímo z panelu asistentu. Asistent rovněž graficky znázorňuje, které kroky jsou již splněny a které je ještě potřeba zadat nebo naopak které není potřeba zadávat. 

Mezi podmínky a parametry, které je nutné zadat pro výpočet simulace, patří definice 3D geometrie produktu s přiřazením odpovídajícího materiálu. Definice materiálu by měla obsahovat parametry jako je hustota, Youngův model, Poissonova konstanta, termální koeficient a další potřebné pro daný výpočet. Dále se zadávají typy připojení jednotlivých dílů mezi sebou a to v případě, že se jedná o sestavu. Mezi typy těchto připojení může být například šroubový spoj, spojení pružinou, pantový spoj či tuhé připojení. Pokud provádíme výpočet dílu, tyto připojení nezadáváme. Další zadávací podmínkou jsou omezení. Tato omezení se definují jak u dílů, tak i u sestav a jsou to například omezení typu vetknutí, posun po ploše, rotace po kulové ploše kolem středu této kulové plochy, plošná symetrie, pant nebo jiná specifická omezení. V následujícím kroku se zadávají zatížení, která působí na daný díl či sestavu. Definovat zde lze zatížení na tah/tlak, točivý moment, gravitační sílu, ložiskové zatížení nebo také odstředivou sílu. Vždy záleží na vybraném typu konkrétní simulace. Od toho se pak odvíjí tyto podmínky a parametry, které je nutno zadávat. U termální simulace je nutné doplnit taktéž termální podmínky, jako jsou teplota prostředí, teplota vstupních a výstupních částí, tepelné podmínky média, přenos tepla na povrch či naopak nebo také zdroj tepla mimo díl (např. zahřívání na vařiči). Kdežto při únavové simulaci jsou to únavové podmínky – časový průběh zatížení, povrchové opracování modelu a další. Díky všem těmto atributům je následně možné provést výpočet simulace.

Po výpočtu simulace lze zobrazit výsledky, které jsou graficky znázorněné. Mezi výsledky simulace je možné se přepínat a vidět tak názorně různé druhy výsledků podle požadovaného typu. Při zobrazení těchto výsledků je rovněž možné použít řezy modelem a zkoumat tak i vnitřní části modelu. Grafické znázornění je doplněno o stupnici barevných hodnot a zobrazení maximálních a minimálních hodnot. Výstupy ze simulace může uživatel taktéž generovat do Wordu či Powerpointu, přičemž si sám nakonfiguruje, co všechno se bude exportovat.

FEM Simulace na platformě 3DEXPERIENCE jsou vhodným nástrojem pro konstruktéry, kteří si chtějí rychle a jednoduše ověřit chování svého produktu a vymezit si okrajové hodnoty při působení různých zatížení. A díky 3DEXPERIENCE je to všechno možné s nativními daty přímo v prostředí návrhu.