Авторы – сотрудники компании SolidWorks Russia
Версия модулей Simulation 2015 года содержит ряд новых функций, а также развивает имеющиеся возможности с точки зрения удобства и надёжности, что подтверждает репутацию SolidWorks как стабильно развивающегося, востребованного в повседневной инженерной практике инструмента.
SOLIDWORKS Flow Simulation
Расширенные параметры управления решающей программой
Новые параметры решающей программы предоставляют дополнительные возможности при подготовке проекта:- глобальные цели в виде массы, энергии и импульса позволяют контролировать сходимость задачи;
- управление сохраняемыми результатами с целью уменьшения размера файла.
Усовершенствования инструмента Сравнение
С помощью инструмента Сравнение можно сопоставлять результаты различных проектов, полученных из конфигураций одной модели. Результаты сравнения доступны в виде столбчатых диаграмм и множественных графиков функций.
Рис. 1. Сравнение результатов - новые представления
Поддержка команды Копировать проект
При использовании команды Копировать проект результаты Flow Simulation добавляются в созданную папку или файл zip.
Рис. 2. Окно команды Копировать проект с результатами Flow Simulation
Сетка вращения
В дополнение к алгоритму вращающихся областей реализован метод вращающихся сеток, снимающий ограничение на осевой вход текучей среды. Новый функционал позволяет решать задачи с боковым входом, получать состояние потока в подвижной области в реальном времени без осреднения.
Рис. 3. Выбор вращающейся сетки в нестационарной задаче
Рис. 4. Вращающаяся область с подвижной сеткой в мгновенном состоянии среды
Анализ нестационарных процессов
Улучшения в решении нестационарных задач включают в себя:- ускоренный расчёт анализа переходных процессов
- остановку расчёта при достижении заданного значения целевой функции
- сохранение осреднённых по времени результатов.
Повышенное удобство использования
Улучшения в общем интерфейсе программы:- Возможность назначать граничные условия на основе дискретных значений, определяемых в совокупности точек на грани, с автоматическим распространением на всю грань. Можно использовать таблицу, полученную из эксперимента или из результатов другого расчёта.
Рис. 5. Табличное задание граничных условий
- Редактор формул. В формулу целевого уравнения можно добавить гравитацию (g), число π, универсальную газовую постоянную R и константу Стефана-Больцмана σ.
- Пакетный запуск проектов. В диалоговом окне Пакетный запуск проекты отображаются в том же порядке, что и в дереве проектов.
- Данные для пористых сред. В базу данных включена информация о коммерчески доступных фильтрующих объектах.
- Подготовка новых проектов в процессе выполнения решения. Можно выполнить предварительную и последующую обработку других проектов в фоновом режиме вычислений.
- Интенсивность излучаемого теплового потока как функция результатов свойства волны. Для анализа, учитывающего зависимость от длины волны (радиационная модель Дискретных ординат в модуле HVAC), можно отобразить тепловой поток как функцию длины волны.
- Визуализация утечек. Связь между компонентами в инструменте Поиск утечек отображается как двуцветная кривая, помогая локализовать местоположение зазора.
Рис. 6. Двуцветное представление траектории утечки
- Обзор компонентов. В Обзоре компонентов можно быстро найти настройки материалов, которые определены в проекте для каждого элемента сборки. Имеется возможность настроить приоритет материалов компонентов.
Рис. 7. Обзор компонентов
SOLIDWORKS Simulation
Введена новая конфигурация Simulation Standard, поставляемая и лицензируемая самостоятельно, подобно Simulation Professional и Simulation Premium. Simulation Standard позволяет выполнять статический расчёт деталей и сборок с последующим анализом на многоцикловую усталость, включает функционал Motion (без движений, управляемых событиями).Контакт
Соединение «кромка-кромка» для оболочек
Можно создать связь между некасающимися кромками оболочек. Когда программное обеспечение формирует промежуточные поверхности листового металла (или твердотельных деталей, которые рассматриваются в качестве оболочек) для создания оболочек, между кромками соседних поверхностей может присутствовать зазор. Его можно виртуально ликвидировать посредством связывания в наборах контактов. При этом сетка КЭ будет несовместной, то есть, узлы кромок оболочек, участвующих в контакте, не сливаются.
Рис. 8. Контакт оболочек «кромка-кромка»
Самокасание
Новый параметр позволяет во время моделирования обнаруживать самокасание для граней тела или деталей, у которых области соприкасаются геометрически. Параметр Самокасание доступен только для нелинейных и статических исследований при использовании опции Большие перемещения.
Рис. 9. Контакт Нет проникновения с параметром Самокасание
Усталость
Можно спрогнозировать повреждённость или остаточный ресурс конструкции, подверженной циклической нагрузке, источником которой является вибрация (модель гармонических колебаний) или случайные колебания. Ранее расчёт многоцикловой усталости базировался на результатах статического или модального динамического расчётов.Результаты усталости на основе гармоник
Исследование усталости на основе амплитудных напряжений как функции частоты, полученных на основе расчёта по модели гармонических колебаний как варианта линейного динамического исследования гармоник, прогнозирует остаточный ресурс и повреждённость.Результирующая повреждённость рассчитывается согласно гипотезе линейного суммирования повреждений, или правилу Майнера:
где E[D] представляет собой прогнозируемую повреждённость, ni — количество циклов для соответствующей рабочей частоты, σi — амплитудное напряжение, Ni — число циклов, вызывающее разрушение при напряжении σi согласно кривой усталости (S-N) материала.
Результаты усталости на основе случайных колебаний
Для оценки ресурса конструкций, на которые действуют нагрузки, имеющие случайную природу, внедрены соответствующие инструменты:- Метод узкополосного сигнала
- Трёхполосный метод Стейнберга (Steinberg)
- Метод Виршинга (Wirsching).
где N — допустимое количество циклов до разрушения; B — характерная для S-N-кривой константа; Se — размах напряжений циклической нагрузки; m — тангенс угла наклона линейной ветви кривой усталости к вертикали.
В данном уравнении показано, что при постоянной по амплитуде циклической нагрузке существует линейная связь между числом циклов до разрушения N и диапазоном напряжений Se при отображении эпюры в логарифмическом масштабе.
Диаграммы частотного и динамического анализа
Результаты частотных и линейных динамических исследований можно анализировать с помощью новых диаграмм:- зависимости частоты от номера гармоники;
- частоты от коэффициентов массового участия;
- частоты от результирующего коэффициента массового участия.
Рис. 10. Новые диаграммы в динамических исследованиях
Нагрузки
Усовершенствования в определении нагрузок включают новый интерфейс менеджера Внешние нагрузки в статическом исследовании, поддержку цилиндрических и сферических координат для неравномерного распределения силы, крутящего момента или давления, а также удобный доступ к назначению перемещения.Менеджер нагрузки для статических исследований
В статическом исследовании появился инструмент Внешние нагрузки, позволяющий создавать линейные комбинации действующих факторов как в виде сил, так и перемещений. Он облегчает манипуляции с нагрузками и выделение их наиболее опасных сочетаний.
Рис. 11. Окно менеджера Внешние нагрузки
Рис. 12. Просмотр результатов анализа в менеджере Внешние нагрузки
Заданное перемещение в качестве внешней нагрузки
В папку Внешние нагрузки добавлена возможность применять заданные перемещения. Новой функциональности это не несёт, улучшая только методологию работы с программой.
Рис. 13. Команда на заданное перемещение
Цилиндрические и сферические системы координат для неравномерно распределённых сил и давлений
Интерфейс пользователя для назначения силы и крутящего моменты с неравномерным распределением поддерживает цилиндрические и сферические координаты.
Рис. 14. Цилиндрическая и сферическая системы координат
Материалы
Можно создать папку с часто используемыми материалами и применять их к многотельным объектам и сборкам, минуя диалоговое окно Материал.
Рис. 15. Часто применяемые материалы
Сетка
Если при создании сетки происходит сбой, то для отображения проблемных деталей предоставляются дополнительные инструменты. Можно запустить инструмент Диагностика сбоя сетки для визуализации этих деталей в закрашенном виде, а детали с успешно созданной сеткой отображаются в режиме каркасного представления.
Рис. 16. Инструменты диагностики сетки
Нелинейные исследования
Усовершенствования для нелинейных исследований включают просмотр промежуточных результатов в процессе решения и учёт граничных условий циклической симметрии.Промежуточные результаты в нелинейном анализе
Доступны промежуточные результаты в ходе нелинейного решения. Отображение сведений о процессе решения позволяет выбрать одно из следующих действий: остановить моделирование, выполнить настройки данных или разрешить решающей программе продолжить работу с текущими настройками. Настройка отображаемых диаграмм осуществляется в Параметрах Simulation.
Рис. 17. Диаграмма напряжений в ходе выполнения нелинейного анализа
Рис. 18. Диаграмма перемещений в ходе выполнения нелинейного анализа
Циклическая симметрия для нелинейных исследований
Граничное условие циклической симметрии подходит для имитации моделей, в которых геометрия, закрепления и нагрузки повторяются циклически относительно общей оси.
Рис. 19. Геометрическая модель: полная и с фрагментом, реализующим циклическую симметрию
Рис. 20. Отображение результатов для модели с циклической симметрией
Производительность
Повышение производительности вычислений состоит в сокращении времени решения для исследований Simulation с определёнными функциями, улучшении решающих программ Direct Sparse и FFEPlus для статических и нелинейных исследований, добавление новой решающей программы Intel Direct Sparse для крупных задач, а также возможность запуска выбранных исследований Simulation.- Новая решающая программа Intel Direct Sparse на основе технологий Intel доступна для статических, тепловых, частотных, линейных и нелинейных динамических исследований. В ней используются улучшенные алгоритмы распределения памяти и возможности многоядерной обработки, что повышает скорость решения задач.
Рис. 21. Выбор решателя Intel Direct Sparse
- Для исследований с несколькими телами из листового металла, которые преобразуются в оболочки, время обработки между созданием сетки и запуском решающей программы значительно сокращено. Данное улучшение позволяет снизить общее время решения приблизительно в 5...9 раз.
- Сокращено общее время обработки для определения связанных контактов и контактов без проникновения.
- Улучшена производительность для решающей программы FFEPlus путем введения новых типов элементов для описания соединителей, жёстких связей и контактов без проникновения.
- Доступна информация о ходе расчёта при использовании решателя Large Problem Direct Sparse.
- Повышена точность решения для линейных статических исследований, которые содержат оболочечные сетки с прикреплёнными к элементам податливыми пружинами и активным параметром Большие перемещения.
Запуск выбранных исследований
Можно отобрать некоторые исследования Simulation для выполнения из списка всех имеющихся. Выбранные исследования выполняются автоматически в пакетном режиме.
Рис. 22. Запуск выбранных исследований
Оболочки
Менеджер оболочки
Новый интерфейс Менеджер оболочки позволяет определить, отредактировать и организовать множественные определения оболочек более эффективно, выполнить визуализацию и проверку свойств оболочек в соответствии с типом, толщиной, ориентацией или материалом, а также предоставляет возможность предварительного просмотра ориентации оболочек перед созданием сетки.Менеджер оболочки допускает следующие действия.
- Создание определений оболочек из тел поверхностей или граней твёрдых тел.
- Назначение свойств оболочек: тип (утолщённый или тонкий), ориентация (верхняя или нижняя грань), толщина и материал.
- Сортировку оболочек по типу, толщине или материалу, а также применение временных цветов к оболочкам с одинаковой толщиной или материалом для улучшения визуализации.
- Группировку оболочек с одинаковыми свойствами (тип, толщина, единицы измерения или материал) и распространение изменений на все оболочки в группе.
Рис. 23. Менеджер оболочки
Реверс граней оболочки
Перед созданием сетки для верхних и нижних граней оболочки можно выполнить реверс их ориентации и отобразить расположение граней относительно срединной поверхности.
Рис. 24. Редактирование определения оболочки
Оптимизация палитры цветов для людей с дальтонизмом
Цветовая гамма оптимизирована для пользователей с нарушениями восприятия красного и зеленого цветов. Это помогает таким пользователям более качественно интерпретировать результаты моделирования при просмотре диаграмм.
Рис. 25. Режим оптимизации цветовой палитры
SOLIDWORKS Plastics
SOLIDWORKS Plastics Standard, SOLIDWORKS Plastics Professional и SOLIDWORKS Plastics Premium доступны как отдельно лицензируемые продукты, которые можно использовать с SOLIDWORKS Standard, SOLIDWORKS Professional или SOLIDWORKS Premium.Поддержка eDrawings для эпюр результатов SOLIDWORKS Plastics
Результаты Plastics Simulation можно экспортировать как файлы eDrawings.
Рис. 26. Диаграмма заполнения в eDrawings
Улучшения генератора сетки
Благодаря добавлению новых параметров управления сеткой для тетра- и гексаэдральных элементов улучшено качество генерации сетки.- Новые настройки тетраэдральной сетки для управления дискретизацией в литниковом канале.
Рис. 27. Настройка тетраэдральных элементов в литниках
Рис. 28. Сетка в литнике до и после улучшенной генерации
- Параметр для установки значения Минимальное число элементов по толщине (Minimum number of elements through thickness) ‒ установка элементов пограничного слоя в разделе Тетраэдральная сетка. Настройка предназначена для улучшения генерации элементов сетки по толщине в тонких деталях (рёбра, стенки и т.п.).
Рис. 29. Сетка до и после применения управления числом элементов по толщине
Рис. 30. Сетки, созданные новыми алгоритмами
Консультант по номинальной толщине стенки
Консультант по номинальной толщине стенки (Nominal Wall Thickness Advisor) анализирует геометрию и определяет общую номинальную толщину стенки в модели, а также погрешность (в процентах) отклонения толщины от номинального значения.При разработке техпроцесса литья под давлением унификация толщин стенок изделия является важным моментом. Это способствует равномерному распределению по детали давления и температуры ‒ а, значит, оптимизируется весь цикл производства: время заполнения, время охлаждения, а также снижается вероятность коробления и неравномерности объёмной усадки по изделию.
Детали с равномерной толщиной стенки обеспечивают оптимизированные технологические циклы и уменьшают вероятность неравномерной усадки и коробления.
Рис. 31. Консультант по номинальной толщине стенки
Анализ симметричных систем
Благодаря поддержке симметричных литниковых систем можно сократить время моделирования за счёт анализа одной детали, а не всей модели. Модель должна быть симметричной по отношению к одной или двум плоскостям, или собственной оси (для круговой симметрии). Анализ симметрии поддерживается в следующих случаях.- Однонаправленные литниковые каналы с одним коленом: половинная симметрия (тип T), четвертная симметрия (тип X), круговая симметрия.
Рис. 32. Типы симметрии для однонаправленных литников
- Разнонаправленные литниковые каналы, в которых направления вторых и третьих колен изменяют ориентацию в соответствии с направлением первого колена: половинная симметрия (тип S), половинная симметрия (тип T), четвертная симметрия (тип H), четвертная симметрия (тип X).
Рис. 33. Типы симметрии для разнонаправленных литников
Расчёт выпоров
Расчёт выпоров позволяет оценить распределение давления в литейной форме в местах выхода газов для анализа возможности появления локальных прожигов на поверхности изделия вследствие дизель-эффекта. На этапе проектирования литейной формы расчёт выпоров позволяет оптимизировать места расположения точек выхода газов.
Рис. 34. Диаграмма распределения давления выходных газов (Venting Pressure)