Продукт

SolidWorks Simulation

SolidWorks Simulation – динамика механизмов, прочность, устойчивость, резонанс, усталость, динамика деформируемых систем, термоупругость

Семейство расчётных модулей SolidWorks Simulation выполняет прочностные статические и динамические исследования (линейные и нелинейные) на основе метода конечных элементов (МКЭ). Семейство SolidWorks Simulation включает следующие модули:

  • SolidWorks Simulation.
  • SolidWorks Simulation Standard.
  • SolidWorks Simulation Professional.
  • SolidWorks Simulation Premium.

Первый модуль SolidWorks Simulation входит в состав базовой конфигурации SolidWorks Premium. Остальные два модуля поставляются отдельно.

Создание исследований и выполнение расчётов происходит непосредственно в среде программного комплекса SolidWorks на основе собственных моделей SolidWorks или же деталей и сборок произвольной импортированной геометрии.

Во всех конфигурациях SolidWorks Simulation обеспечивается поддержка для 64-разрядных операционных систем с доступом ко всей оперативной памяти. Также используется многоядерность и многопроцессорность при построении сетки и расчёте.

Основные функциональные особенности семейства SolidWorks Simulation приведены в таблице:

SolidWorks Simulation SolidWorks Simulation Standard SolidWorks Simulation Professional SolidWorks Simulation Premium
Расчёт сборок
Расчёт сварных конструкций
Прогнозирование усталостного разрушения
Параметрическая оптимизация
Расчёт резонансных форм и частот
Расчёт нагрузок потери устойчивости
Тепловой расчёт без учёта движения среды
Имитации падения
Расчёт сосудов давления
Линейная динамика: модальный анализ; анализ случайных колебаний; гармонический анализ; анализ спектра реакции
Физическая и геометрическая нелинейность
Нелинейная динамика
Решение плоских задач теории упругости и теплопроводности
Исследование подмодели

SolidWorks Simulation

Типы исследований и их особенности:

  • Линейная статика.
  • Гипотезы малых и больших перемещений с автоматической реализацией прироста нагрузок.
  • Учёт изменения жёсткости тонкостенных объектов при действии нагрузок в их плоскости.

Анализируемые объекты:

  • Твёрдые тела.
  • Поверхности.
  • Структурные элементы сварных деталей.
  • Произвольные комбинации вышеуказанных типов в моделях многотельных деталей и сборок.
  • Виртуальное упругое полупространство.

Контактные условия между объектами:

  • Связанные.
  • Без проникновения (вход и выход из контакта со скольжением).
  • Виртуальная стенка (вход и выход из контакта с упругим полупространством).
  • Посадка с натягом.
  • Реализация контактов в вариантах "узел к узлу", "узел к поверхности", "поверхность к поверхности".
  • Разнообразные варианты связывания твёрдых тел, оболочек и балок в рамках многотельных деталей и сборок.
  • Автоматическое и ручное определение контактов между различными компонентами.
  • Условно выбранный зазор между твёрдыми телами и оболочками.
  • Выбранный зазор между оболочками, построенными на основе тел из листового металла.
  • Учёт трения в контактах со скольжением.
  • Эпюра визуализации назначенных контактов в сборке.

Материалы:

  • Изотропные упругие.
  • Ортогонально-, цилиндрически - и трансверсально-анизотропные упругие.
  • Возможность определения температурно-зависимых механических свойств.
  • Виртуальные сущности в виде абсолютно жёстких или неподвижных объектов.

Сетки КЭ:

  • Пространственные конечные элементы (4-х и 10-ти узловые тетраэдры) с линейным и параболическим полем перемещений.
  • Конечные элементы оболочек (3-х и 6-ти узловые треугольники) с линейным и параболическим полем перемещений.
  • Конечные элементы стержней, балок, а также балок с произвольной комбинацией моментных/безмоментных вариантов связи в узлах.
  • Произвольная комбинация в одной модели КЭ твёрдых тел, оболочек и балок с различными вариантами контактного взаимодействия.
  • Полностью автоматическая генерация сетки (совместной или несовместной) и реализация контактных условий с возможностью ручного или автоматического уплотнения на базе двух различных генераторов сетки. Автоматическая генерация сетки оболочек для тел из листового металла. Автоматическая генерация сетки балок/стержней для сварных деталей.
  • Совместные и несовместные сетки с эффективным алгоритмом корректировки несовместных сеток.
  • Адаптивные сетки с автоматическим уплотнением или повышением порядка базовой функции.
  • Трёхмерная условная визуализация толщины оболочек и профилей балок, в том числе и на диаграммах с результатами.

Граничные и начальные условия:

  • Силы и моменты в произвольных ортогональных и цилиндрических системах координат.
  • Распределённые нагрузки – постоянные и переменные.
  • Гравитационные и центробежные силы.
  • Симметрия относительно плоскости, оси и циклическая симметрия.
  • Силы, перемещения и сосредоточенные массы, действующие на удалении.
  • Равномерно распределённая назначенная масса в пределах заданной грани.
  • Произвольная комбинация зафиксированных перемещений и углов поворота.
  • Виртуальная модель системы вал/опора с параболическим или синусоидальным законом распределения нагрузки.
  • Использование динамических и инерционных нагрузок полученных в SolidWorks Motion.
  • Использование давлений и температур из SolidWorks Flow Simulation с возможностью их визуализации (для твердотельных и оболочечных КЭ-моделей).
  • Автоматическое уравновешивание динамических нагрузок.
  • Температуры, постоянные в пределах каждого тела или оболочки, для проведения термоупругого анализа.

Виртуальные соединители:

  • Болты с предварительным натягом (в т.ч. фундаментные).
  • Штифты с конечной или бесконечной жёсткостью на растяжение и кручение.
  • Пружины с предварительным натягом/поджатием, соединяющие вершины или грани.
  • Подшипники радиальные с назначенной жёсткостью.
  • Жёсткая связь граней.
  • Жёсткий стержень.
  • Точечные сварные соединители.

Вычислительные процедуры и решатели:

  • Прямой решатель для разреженных матриц с эффективным использованием памяти компьютера.
  • Прямой решатель для сеток КЭ сверхбольшой размерности с использованием дисковой памяти.
  • Итерационный компактный решатель.

Результаты:

  • Перемещения, деформации, напряжения в произвольной ортогональной или цилиндрической системах координат.
  • Силы и моменты реакции во всех закреплениях в произвольной системе координат.
  • Контактные напряжения и контактные силы (в т.ч. трения).
  • Усилия в виртуальных болтах, штифтах, подшипниках, пружинах и сварных точках.
  • Коэффициент запаса прочности по различным критериям прочности для твёрдых тел, оболочек, балок и соединителей в виде болтов и штифтов.
  • Изолинии и изоповерхности, эпюры в сечении, значения в точке, интегральные величины на геометрических объектах SolidWorks, эпюры функции вдоль кромок.
  • Различные результаты в местах расположения датчиков SolidWorks.
  • Сравнение результатов расчёта в различных конфигурациях.
  • Формирование настраиваемых отчётов в формате MS Word.
  • Диаграмма оптимизации с рекомендацией по снятию "лишнего" материала.
  • Списки значений перемещений, напряжений и деформаций в узлах или элементах сетки КЭ.
  • Упрощенная оценка вероятности усталостного разрушения.
  • Возможность сохранения всех диаграмм с результатами во внешних файлах форматов eDrawings, JPEG, BMP, PNG, VRML.

SolidWorks Simulation Standard

Модуль Simulation Professional включает функционал Simulation и предлагает дополнительные расширенные возможности.

Типы исследований и их особенности:

  • Прогнозирование многоциклового усталостного разрушения для событий с постоянной и переменной амплитудой.

SolidWorks Simulation Professional

Модуль Simulation Professional включает функционал Standard и предлагает дополнительные расширенные возможности.

Типы исследований и их особенности:

  • Расчёт резонансных форм и частот колебаний, в т.ч. с учётом предварительного напряжённого состояния.
  • Расчёт нагрузок потери устойчивости и соответствующих форм в линейной постановке.
  • Параметрическая оптимизация с использованием размеров модели SolidWorks в качестве переменных проектирования.
  • Имитация падения деформируемого тела или сборки на жёсткое или податливое полупространство или толстую пластину.
  • Тепловой расчёт без учета движения среды (стационарный и нестационарный).
  • Термоупругий анализ на базе результатов теплового расчёта.
  • Расчёт сосудов давления по твердотельной модели в соответствии со стандартами ASME.
  • Решение статических (линейных и нелинейных) и тепловых задач в двумерной постановке для твёрдотельных деталей и сборок.
  • Исследование подмодели как выбранного набора связанных элементов многотельной детали или сборки для уточнённого расчёта локального состояния.

Свойства материалов и поверхностей:

  • В модели падения – упругие и пластические по Мизесу.
  • В тепловом расчёте – изотропные и анизотропные в части тепловых и термомеханических свойств.
  • В тепловом расчёте – свойства объектов, участвующих в теплообмене излучением и конвекцией.

Граничные и начальные условия:

  • Для модели падения – параметры падающего объекта.
  • Для теплового расчёта – температуры, тепловые потоки, коэффициенты теплоотдачи совместно с температурой среды, параметры объектов при теплообмене излучением.
  • Для теплового расчёта – коэффициенты теплоотдачи, полученные в модуле Flow Simulation.
  • Для нестационарного теплового расчёта – начальные температуры, как назначенные пользователем, так и взятые из стационарного исследования.

Виртуальные соединители:

  • Доступны различные соединители из вышеописанной конфигурации в зависимости от выбранного типа анализа.
  • Угловые и стыковые сварные соединители – в статическом, частотном, исследовании потери устойчивости.
  • В статическом исследовании – автоматическое преобразование крепежей Toolbox в соответствующие виртуальные болты и винты Simulation.

Результаты:

  • Для расчётов на собственные значения – собственные формы, частоты или коэффициенты критической нагрузки потери устойчивости.
  • Для теплового расчёта – поля температур, градиентов температуры, тепловых потоков, а также интегральные результаты на базе объектов геометрии SolidWorks.
  • Для статического расчёта – сохранение деформированной формы тел и оболочек как объектов импортированной геометрии.
  • Для статического расчёта – выявление тенденции изменения определённых результатов для серии исследований.
  • Для статического анализа – расчётные значения размеров угловых и стыковых сварных швов вместе с внутренними силами и моментами. Оценка коэффициента запаса прочности сварного шва.
  • Для имитации падения – поля скоростей и ускорений в движущихся телах вместе с результатами прочностного анализа.
  • Для усталостного исследования – диаграммы ресурса, повреждённости, коэффициента запаса прочности.
  • Линеаризация напряжений при расчёте сосудов давления.
  • Трёхмерная визуализация диаграмм результатов для двумерных исследований.

SolidWorks Simulation Premium

Модуль Simulation Premium включает функционал Simulation Professional и предлагает дополнительные расширенные возможности.

Типы исследований и их особенности:

  • Нелинейные статические с учётом физической, геометрической и контактной нелинейности.
  • Линейные динамические: модальный, случайные колебания, гармонический, анализ спектра реакции.
  • Нелинейные динамические.

Свойства материалов:

  • В нелинейном статическом и динамическом анализах для тел и оболочек: нелинейные упругие, пластические по Мизесу и Треска, гиперупругие по Муни-Ривлину и Огдену, вязкоупругие, сыпучих материалов, с эффектом памяти формы (включая свойства ползучести для всех). Поддерживаются модели больших перемещений и больших пластических деформаций, а также алгоритм "следящей" нагрузки для нормальных сил и давлений.
  • В линейных динамических моделях – коэффициенты модального демпфирования или коэффициенты демпфирования по Рэлею.
  • В нелинейных статических и динамических моделях – коэффициент упрочнения материала при знакопеременных нагрузках.
  • Доступ к расширенной достоверной библиотеке материалов через SolidWorks Materials Web Portal.

Граничные и начальные условия, параметры настройки:

  • Для статического нелинейного анализа – история нагружения.
  • Для динамической модели в дополнение к статической и в зависимости от типа динамического анализа – перемещения, скорости, ускорения, перегрузки, спектр возбуждения, параметры гармонических нагрузок.
  • В зависимости от типа анализа – модели демпфирования с назначенными коэффициентами: модальными и по Рэлею.
  • Температуры и остаточные напряжения, рассчитанные внутри пресс-формы с применением SolidWorks Plastics, для последующего статического нелинейного анализа.

Виртуальные соединители:

  • Доступны всевозможные типы соединителей (за исключением болтов и упругих оснований для линейных динамических исследований).
  • Пружины-демпферы – для модального анализа.

Сетки КЭ:

  • Многослойные анизотропные плоские и криволинейные оболочечные КЭ с назначенными материалами и углами армирования для каждого слоя.
  • Трехслойные сэндвич-панели.

Результаты:

  • Доступны параметры, присущие динамическим эффектам: амплитуды колебаний, скорости, ускорения, перегрузки, спектральные характеристики.
  • Абсолютное большинство результатов определяются в зависимости от времени.
  • Для большинства всех типов исследований можно получить кривые отклика как зависимость результата от реального или условного времени.
  • Анимация динамических эффектов.