Москва
Мероприятия
Блог
Корзина
Регистрация Войти
main-bg
Блог

«Быстрый старт» с APM WinMachine. Линейный статический анализ

Ярослав Ажевский
Ярослав Ажевский,
Менеджер по развитию направления «Расчетные системы и научное ПО». Департамент САПР и ГИС
15.03.2023

Овладеть новым инструментом проектирования – задача непростая, особенно, если процесс обучения ограничен сжатыми сроками, усложнен постоянным потоком повседневных задач и непривычным интерфейсом нового программного продукта. Тем не менее, если отбросить все трудности и сразу приступить к изучению программного комплекса на практике, шаг за шагом выполняя простые операции, то процесс «втягивания» может заметно ускориться.

В данной статье мы постараемся упростить процесс изучения решений продуктовой линейки APM, для наших читателей, и на примере базового расчетного случая показать, как с помощью функционала модуля APM Studio (рис.1) эффективно решать задачи прочностного анализа конструкций.

Пример реализации расчетное проекта в модуле APM Studio

Рис.1 Пример реализации расчетное проекта в модуле APM Studio

Модуль APM Studio представляет собой пре- и постпроцессор, позволяющий подготовить расчетную модель на основе трехмерной геометрии деталей и сборок для численного моделирования методом конечных элементов (МКЭ). С помощью данного модуля можно создать поверхностную или твердотельную модели, сформировать сборочную единицу из различных деталей, задать необходимые свойства материала, указать граничные условия нагружения и закрепления конструкции, сгенерировать конечно-элементную сетку, а также выполнить различные расчетные случаи и просмотреть результаты в удобном графическом представлении. Генерация конечно-элементной сетки проводится в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Кроме того, есть возможность импортировать в модуль APM Studio модель/сборочную единицу из сторонних трехмерных редакторов через файлы общепринятых форматов STEP, SAT, IGES, C3D.

Постановка задачи

Изучение функциональных возможностей программного продукта начнем с постановки решаемой задачи. В рамках данного примера проведем линейный статический анализ для геометрической модели стального кронштейна (рис. 2) и определим максимальные значения напряжений и перемещений в детали.

Деталь «Кронштейн»

Рис.2 Деталь «Кронштейн»

Деталь «Кронштейн» состоит из двух геометрических объектов «Пластина» и «Проушина». «Пластина» жёстко закреплена в пространстве через соответствующие болтовые отверстия, как показано на представленной схеме. К отверстиям проушин приложена суммарная силовая нагрузка 1500 Н. «Проушина» и «Пластина», в свою очередь, также жестко скреплены друг с другом.

Подготовка геометрической модели

Зачастую, исходная CAD-геометрия изделия не подходит для построения КЭ модели, поскольку содержит избыточную информацию о фасках, скруглениях, резьбе и других технологических элементах, которые в общем случае не влияют на целостность изделия и не служат концентраторами напряжений, но могут сказаться на качестве сетки и времени проведения расчета.

Следовательно, на первом этапе, нам требуется упростить нашу модель и «погасить» ненужные геометрические элементы. Для этого воспользуемся операцией «Упрощение» на вкладке «Геометрия». Далее в диалоговом окне выберем восемь фасок, расположенных в местах отверстий кронштейна и по углам пластины и применим вносимые изменения (рис.3)

а

б

Рис.3 Подготовка геометрической модели: а – удаление фасок детали через графический интерфейс APM Studio: 1 – выбор фасок ручным способом, 
 2 – выбор фасок автоматическим способом; б – модель изделия после упрощения

Подготовка расчетной модели

На следующем этапе на основании упрощенной геометрической модели изделия подготовим расчетную модель.  Для этого необходимо сгенерировать КЭ сетку, определить тип контактного взаимодействия между деталями кронштейна, задать граничные условия и определить физические свойства используемого материала.

Деталь «Кронштейн» состоит из двух геометрических объектов «Пластина» и «Проушина», которые жестко соединены друг с другом. Для корректного описания их взаимодействия в рамках решаемой задачи необходимо воспользоваться инструментом «Контакт» на вкладке «Анализ». Функционал APM Studio позволяет задать различные виды контактов между двумя телами: жесткий, скользящий, склейка, балочный и пользовательский. В данном примере выберем вариант «Склейка» и зададим автоматический вариант определения контактных поверхностей с радиусом поиска 1 мм (рис. 4).

Рис.4 Применение контактного взаимодействия для элементов детали «Кронштейн»: 1 – определение необходимого типа контакта; 2 – выполнение автоматического определения совпадающих поверхностей

Для выполнения статического анализа необходимо применить к модели ограничения, обеспечивающие ее неподвижность. APM Studio предоставляет различные варианты закреплений, которые можно использовать для ограничения степеней свободы рассматриваемого объекта. Данные ограничения можно применить к различным геометрическим элементам: вершинам, ребрам или граням. В данном примере осуществим фиксацию детали по граням, выделенным вокруг отверстий пластины. Закрепление ограничивает объект по всем степеням свободы для перемещений и вращения, тем самым имитируя болтовое соединение (рис. 5).

Рис.5 Применение параметров закрепления для элементов детали «Кронштейн»: 1 – выбор геометрических объектов; 2 – выбор ограничений степеней свободы

Далее, для задания нагружения на рассматриваемую деталь воспользуемся инструментом «Сила», расположенном во вкладке «Анализ» в группе «Нагрузки». Как было заявлено ранее, нагружение применим к внутренней грани отверстий детали «Проушина» со значением 1500 Н вдоль направления оси Y (рис. 6). 

Рис.6 Применение параметров силового нагружения для детали «Кронштейн»: 1 – выбор геометрических объектов; 2 – выбор модуля величины нагружения; 3 – выбор направление вектора нагружения

Назначить физические свойства для рассматриваемой модели можно с помощью инструмента «Материал» во вкладке «Анализ» в группе «Свойства».

Поскольку в данном примере рассматривается сварная сборка, состоящая из двух деталей, будем использовать один и тот же материал для обоих геометрических элементов. Если не вносить изменения в расчетную модель, по умолчанию для всех тел будет применен материал «Сталь», однако для данного примера воспользуемся встроенной библиотекой материалов и выберем характеристики для «Ст3кп» (рис.7).

Рис.7 Применение параметров силового нагружения для детали «Кронштейн»

На заключительном этапе формирования расчетной модели необходимо выполнить построение КЭ сетки. В APM Studio доступно как автоматическое, так и полуавтоматическое построение сеточной модели, с возможностью более подробного разбиения отдельных геометрических элементов, контролируя размер КЭ или их кол-ва на грани/ребре детали. Поскольку мы ранее уже задали контактное взаимодействие между отдельными частями детали «Кронштейн», то нам остается отдельно построить сетку для каждого геометрического элемента. Для этого воспользуемся инструментом «Создать» во вкладке «Анализ» в группе «Конечно-элементная сетка». В диалоговом окне параметров разбиения установим размер элемента 5мм, тип элемента 10-узловые тетраэдры и выполним построение (рис.8).

Подготовка КЭ модели: применение параметров разбиения через графический интерфейс APM Studio

Рис.8 Подготовка КЭ модели: применение параметров разбиения через графический интерфейс APM Studio: 1 – выбор параметров размера КЭ для модели.

Проведение расчетов и вывод результатов

После окончания всех подготовительных операций можем перейти непосредственно к проведению расчета. Для этого с помощью кнопки «Выполнить» запустим окно решателя. Для нашего расчетного случая выберем параметры подготовленного загружения, тип проводимого анализа «Линейный статический анализ» и запустим решение. С результатами проведенного анализа можем ознакомиться в «Карте результатов» (рис.9).

а

б

Рис.9 Результаты численного моделирования: а – эпюра перемещений; б – эпюра напряжений по Мизесу

Полученные результаты пользователь получает в формате контурных и векторных статических карт, а также в виде анимации скалярных и векторных полей характеристик, с возможностью формирования текстовых документов в виде экспресс отчетов. Также, стоит отметить, что для дополнительного анализа модели возможно выполнить сечение в наиболее важных участках для оценки характеристик по толщине изделия.

Заключение

В рамках данной статьи мы постарались познакомить вас с возможностями продуктовой линейки APM и интерфейсом модуля APM Studio. Надеемся, что данный разбор поможет упростить и ускорить изучение данного решения. Более подробная информация о линейке продуктов APM представлена на нашем сайте store.softline.ru/apm, а если у вас остались вопросы по лицензированию и функциональным особенностям решений, вы всегда можете задать их нам по адресу apm_cae@softline.com 

Получайте новые статьи моментально в Telegram по ссылке: https://t.me/sldonline_bot.  

Теги:

Новости, истории и события
Смотреть все
РЕЗУЛЬТАТЫ 2024 ГОДА ПАО «СОФТЛАЙН»: РОСТ СКОРР. EBITDA НА 57% И ПОВЫШЕНИЕ ПРОГНОЗА ПРИ ДВУКРАТНОМ СНИЖЕНИИ ЧИСТОГО ДОЛГА
Новости

РЕЗУЛЬТАТЫ 2024 ГОДА ПАО «СОФТЛАЙН»: РОСТ СКОРР. EBITDA НА 57% И ПОВЫШЕНИЕ ПРОГНОЗА ПРИ ДВУКРАТНОМ СНИЖЕНИИ ЧИСТОГО ДОЛГА

18.02.2025

«Инферит» (ГК Softline) вошел в жюри Всероссийского конкурса журналистов «Экономическое возрождение России» от ТПП РФ
Новости

«Инферит» (ГК Softline) вошел в жюри Всероссийского конкурса журналистов «Экономическое возрождение России» от ТПП РФ

18.02.2025

ГК Softline обеспечивает безопасное хранение данных для крупного предприятия пищевой промышленности
Новости

ГК Softline обеспечивает безопасное хранение данных для крупного предприятия пищевой промышленности

17.02.2025

Андрей Ильичев возглавил департамент продуктовых решений «Инферит Техника» (ГК Softline)
Новости

Андрей Ильичев возглавил департамент продуктовых решений «Инферит Техника» (ГК Softline)

14.02.2025

ГК Softline оснастила Пермский профессионально-педагогический колледж новым оборудованием
Новости

ГК Softline оснастила Пермский профессионально-педагогический колледж новым оборудованием

14.02.2025

Bell Integrator (ГК Softline) проведет конференцию по автоматизации тестирования
Новости

Bell Integrator (ГК Softline) проведет конференцию по автоматизации тестирования

13.02.2025

ГК Softline переходит на российскую ОС «МСВСфера АРМ» 9 от «Инферит»
Новости

ГК Softline переходит на российскую ОС «МСВСфера АРМ» 9 от «Инферит»

13.02.2025

Академия Softline расширяет направление обучения технологиям искусственного интеллекта
Новости

Академия Softline расширяет направление обучения технологиям искусственного интеллекта

13.02.2025

ГК Softline помогла химическому предприятию России повысить уровень защиты технологического сегмента
Новости

ГК Softline помогла химическому предприятию России повысить уровень защиты технологического сегмента

12.02.2025

SL Soft (ГК Softline) обновила платформу для автоматизации бизнес-процессов Citeck
Новости

SL Soft (ГК Softline) обновила платформу для автоматизации бизнес-процессов Citeck

12.02.2025

ГК Softline и НОТА объявили о стратегическом партнерстве
Новости

ГК Softline и НОТА объявили о стратегическом партнерстве

11.02.2025

Сомерс (ГК Softline) и СДМ-Банк помогли Контур.Банку запустить собственный эквайринг
Новости

Сомерс (ГК Softline) и СДМ-Банк помогли Контур.Банку запустить собственный эквайринг

10.02.2025

Максим Фокин назначен руководителем Центра экспертизы по безопасной разработке и сертификации средств защиты информации российского ИТ-вендора «Инферит» (ГК Softline)
Новости

Максим Фокин назначен руководителем Центра экспертизы по безопасной разработке и сертификации средств защиты информации российского ИТ-вендора «Инферит» (ГК Softline)

10.02.2025

Проект ГК Softline «Перейти на налоговый мониторинг за 6 месяцев» для АО «Татспиртпром» стал лучшим по версии Global CIO
Новости

Проект ГК Softline «Перейти на налоговый мониторинг за 6 месяцев» для АО «Татспиртпром» стал лучшим по версии Global CIO

07.02.2025

«Инферит» (ГК Softline) объявляет об открытии собственного Центра экспертизы в области безопасной разработки и сертификации средств защиты информации
Новости

«Инферит» (ГК Softline) объявляет об открытии собственного Центра экспертизы в области безопасной разработки и сертификации средств защиты информации

07.02.2025

SL Soft (ГК Softline) выпустила обновление BI-системы Polymatica
Новости

SL Soft (ГК Softline) выпустила обновление BI-системы Polymatica

07.02.2025

Softline Digital (ГК Softline) презентовала в Арктике умные каски под собственным брендом Proteqta
Новости

Softline Digital (ГК Softline) презентовала в Арктике умные каски под собственным брендом Proteqta

06.02.2025

ГК Softline и StormWall расширяют партнерство в области киберзащиты
Новости

ГК Softline и StormWall расширяют партнерство в области киберзащиты

06.02.2025

Как эффективно защитить инфраструктуру компании от DDoS-атак?
Блог

Как эффективно защитить инфраструктуру компании от DDoS-атак?

14.02.2025

ИТ-тренды в образовании: с чем идем в 2025 год
Блог

ИТ-тренды в образовании: с чем идем в 2025 год

11.02.2025

Программирование без кода: как с помощью No-Code и Low-Code адаптировать Service Desk под любые задачи
Блог

Программирование без кода: как с помощью No-Code и Low-Code адаптировать Service Desk под любые задачи

04.02.2025

Егор Кукушкин (Группа «Борлас»): «Отечественный рынок смог в существенной степени переориентироваться на импортозамещение»
Блог

Егор Кукушкин (Группа «Борлас»): «Отечественный рынок смог в существенной степени переориентироваться на импортозамещение»

04.02.2025

Юрий Латин, Bell Integrator: Будущее заказной разработки перспективное, и не только из-за импортозамещения
Блог

Юрий Латин, Bell Integrator: Будущее заказной разработки перспективное, и не только из-за импортозамещения

04.02.2025

Стек российских технологий из одного «окна»: как выгодно импортозаместить ПО с Softline Enterprise Agreement
Блог

Стек российских технологий из одного «окна»: как выгодно импортозаместить ПО с Softline Enterprise Agreement

04.02.2025

Как технологии no-code ускоряют внедрение цифровых двойников
Блог

Как технологии no-code ускоряют внедрение цифровых двойников

03.02.2025

Как оснастить школу в соответствии с приказом № 838: руководство для строительных компаний
Блог

Как оснастить школу в соответствии с приказом № 838: руководство для строительных компаний

29.01.2025

Рынок BPM-систем вчера, сегодня, завтра
Блог

Рынок BPM-систем вчера, сегодня, завтра

28.01.2025

Дата-центры в России: тенденции и перспективы
Блог

Дата-центры в России: тенденции и перспективы

13.01.2025

Как эффективно внедрить стандарты ГОСТ в организацию: этапы и советы
Блог

Как эффективно внедрить стандарты ГОСТ в организацию: этапы и советы

12.01.2025

Работник кода: как искусственный интеллект может помочь в смене профессии. Нейросети полезны кандидатам с нулевым опытом или возрастным соискателям
Блог

Работник кода: как искусственный интеллект может помочь в смене профессии. Нейросети полезны кандидатам с нулевым опытом или возрастным соискателям

10.01.2025

Атак нельзя: половина библиотек для разработки ПО содержит уязвимости. Как защититься от хакеров и какие методы лучше использовать
Блог

Атак нельзя: половина библиотек для разработки ПО содержит уязвимости. Как защититься от хакеров и какие методы лучше использовать

09.01.2025

Кибербезопасность от А до Я
Блог

Кибербезопасность от А до Я

20.12.2024

Елена Типисова (ГК Softline): «2024-й год стал годом вызовов и возможностей для ИТ-отрасли, заложив фундамент для дальнейшего развития»
Блог

Елена Типисова (ГК Softline): «2024-й год стал годом вызовов и возможностей для ИТ-отрасли, заложив фундамент для дальнейшего развития»

20.12.2024

Мурад Мирзоев, «Инферит»: В рамках бизнес группы Softline мы испытываем здоровую конкуренцию
Блог

Мурад Мирзоев, «Инферит»: В рамках бизнес группы Softline мы испытываем здоровую конкуренцию

20.12.2024

Вместе эффективнее: как объединение крупных игроков ИТ-рынка помогает цифровизации промышленного сектора
Блог

Вместе эффективнее: как объединение крупных игроков ИТ-рынка помогает цифровизации промышленного сектора

18.12.2024

Пилотные проекты по переходу на российское ПО
Блог

Пилотные проекты по переходу на российское ПО

18.12.2024