V této části je zodpovězeno několik otázek týkajících se pojmů a postupů. Tyto informace mají za cíl pomoci konstruktérům se zájmem o používání dynamické simulace jako jednoho z nástrojů.
Kdy se používá dynamická simulace?
Dynamická simulace je užitečná v celém procesu vytváření návrhu. Může pomoci upřesnit návrh.
- Při práci s digitálními prototypy lze provádět drobné změny, které ovlivňují návrh, a sledovat jejich důsledky ještě před zahájením práce na skutečných součástech.
- V rámci analýzy chyb provedete cyklus simulací s existujícími produkty. Použijte síly, které na dané komponenty obvykle působí, a zjistěte dobu a místo selhání komponent.
Simulaci a analýzu lze využít při stanovení optimálních tvarů používaných typů mechanismů.
Jaké znalosti jsou vyžadovány při používání dynamické simulace?
Užitečné informace, které je dobré znát:
- Vazby sestavy zajišťují polohu komponent vzhledem k ostatním. Během provádění simulace sestavy je možné, že vazby sestavy pro účely simulace nadměrně omezí model. Typickým příkladem je úhlová vazba, kterou lze použít jako „motor“. Pokud je poháněna, způsobuje pohyb komponent. Než přejdete do prostředí dynamické simulace, tyto vazby vypněte. Zkontrolujte vazby sestavy, zjistěte, které způsobují pohyb, a ty pak vypněte. Vazby, které udržují vztahy podobné spojům, ponechte zapnuté, protože budou převedeny na spoje.
- Možnost Automaticky převést vazby na standardní spoje, která je ve výchozím nastavení zapnutá, slouží po vstupu do prostředí dynamické simulace k převodu vazeb proti sobě a vložení na standardní spoje. Tato funkce urychluje proces sestavování simulace.
Pokud chcete zjistit, jakým způsobem přispívají vazby k vytváření spojů, přejděte do prostředí dynamické simulace a prohlédněte si seznam automaticky vytvořených spojů. Pak v dialogu Nastavení dynamické simulace vypněte možnost automatického převodu vazeb (tím budou odebrány automaticky vytvořené spoje) a sestavte spoje ručně. Můžete odstranit ruční spoje a opět zapnout možnost automatického převodu.
Poznámka: Je-li možnost Automaticky převést vazby na standardní spoje zaškrtnutá, jediným standardním spojem, který lze použít, je prostorový spoj. Můžete pokračovat přidáváním nestandardních spojů. - Při použití 2D dotykových spojů je vhodné prodloužit časové kroky na čtyřnásobek až desetinásobek výchozí hodnoty 100/s. V závislosti na počtu kroků a poloze komponent může 2D dotyk vzniknout mezi kroky. Zvýšením počtu kroků lze zajistit, aby k dotyku došlo během kroku.
- K seznámení se základy aplikace Inventor jsou určeny výukové programy, které jsou dodávány spolu s aplikací. V umístění Nápověda
Nástroje pro výuku Výukové programy Autodesk Inventor – simulace naleznete seznam dostupných výukových programů simulace.
Jaký je rozdíl mezi spoji a vazbami?
Vazby se v sestavě používají ke vzájemnému rozmístění komponent. Aplikace Inventor nabízí tyto základní vazby, některé s modifikátory:
- proti sobě,
- stejný směr,
- úhel,
- tečná,
- vložit,
- rotace,
- natočení-posunutí,
- přechodová.
V prostředí sestavy je možné zkoumat pohyb vyvolaný tažením součástí nebo vedením vazby. Respektována je pouze geometrie, a ostatní informace, například rychlost, zrychlení a zatížení, nejsou k dispozici.
V prostředí dynamické simulace používáme k získání výsledků spoje. Ve spojích je možné definovat dynamické parametry, například tření, tlumení a tuhost. Existují standardní spoje (otáčivé, prizmatické, sférické, atd.) a pokročilé spoje (dotykové, valivé, posuvné, atd.):
Standardní spoje lze konstruovat jedním ze tří způsobů:
- automatickým převodem spojů (výchozí),
- ručním převodem vazeb na spoje.
- ručně pomocí řady výběrů a zadání.
Pokročilé spoje jsou sestavovány ručně prostřednictvím výběru množiny možností a vstupních hodnot.
Proč se v prohlížeči simulace zobrazují vazby sestavy?
Vazby sestavy jsou v prohlížeči simulace uvedeny jako podřazené uzly, aby bylo možné sledovat vazby, které se podílejí na vytvoření konkrétního spoje. Je dostupná většina příkazů místní nabídky vazby.
K čemu dojde po úpravě vazby? Úprava přispívající vazby může způsobit změnu spoje a stupňů volnosti.
Například otáčivý spoj obsahuje dvě vazby – axiální vazbu a vazbu plochy nebo zarovnání pro zajištění polohy. Povšimněte si, k čemu dojde po vypnutí jedné z vazeb:
| Upravovaný spoj | Akce | Výsledný spoj |
|---|---|---|
|
Vazba plochy nebo stejného směru je vypnuta. |
|
|
|
Axiální vazba je vypnuta. |
|
V prohlížeči se vypnutá vazba zobrazí spolu s uzlem komponenty a z uzlu spoje bude odstraněna.
K čemu dojde po vypnutí automatického převodu vazeb?
Po vypnutí nastavení Automaticky převést vazby na standardní spoje dojde k odstranění všech spojů, aby bylo možné vytvořit vhodné spoje ručně. K ručnímu vytváření spojů lze použít příkaz Vložit spoj nebo Převést vazby sestavy.
Pokud toto nastavení opět zapnete a kliknete na tlačítko OK, budou vypočteny a vytvořeny standardní spoje.
Existuje seznam spojů, které vznikají z vazeb?
Seznam spojů vznikajících z vazeb naleznete v obsahu nápovědy. Tabulku převodů naleznete v tématu Spoje.
Je možné používat podsestavy?
Podsestavy je možné používat. Implicitně jsou podsestavy považovány za tuhá tělesa. Chcete-li vytvářet spoje mezi komponentami podsestavy, je nutné sestavu nastavit jako flexibilní.
Klikněte pravým tlačítkem myši na sestavu a vyberte položku Flexibilní.
Čím lze vyvolat pohyb komponent?
Komponenta se pohybuje podle stupně volnosti spoje a vynuceného pohybu. Vynucení pohybu:
- Klikněte pravým tlačítkem myši na spoj a vyberte položku Vlastnosti tělesa. Zobrazí se dialog Vlastnosti tělesa.
- Vyberte vhodnou kartu stupně volnosti.
- Klikněte na ikonu Upravit zavedený pohyb
- Zaškrtněte políčko Povolit vynucený pohyb a určete pravidlo pohybu
Proč se všechny komponenty nacházejí ve složce Pevné?
Když jste v aplikaci Inventor 2008 přešli do dynamické simulace, všechny komponenty byly pevné, jako je tomu v případě, že nejsou definovány žádné spoje.
Můžete se na to pohlížet následujícím způsobem. V prostředí sestavy je implicitně první komponenta ukotvená. Dále, všechny komponenty, pokud na ně neaplikujete vazby, jsou volné.
V dynamické simulaci jsou všechny komponenty pevné, dokud pro ně nedefinujete spoje. Spoje určují stupně volnosti. Pokud jsou všechny komponenty neukotvené, výpočet simulace je časově velice náročný a jeho výsledky mohou být nespolehlivé.
Komponenta, která je pevná v sestavě, je pevná i po přechodu do prostředí simulace. Jestliže vytváříte sestavu s využitím výchozích hodnot aplikace Inventor, pevnou komponentou je ta, která byla do sestavy umístěna jako první.
Pokud je v prostředí dynamické simulace možnost Automaticky převést vazby vypnuta, pak se budou všechny komponenty nacházet ve složce Grounded. Jestliže přidáváte spoje, definujete stupně volnosti a to způsobuje přemístění komponent do mobilní skupiny.
Pokud je možnost automatického převodu vazeb zapnutá (výchozí nastavení), komponenty se rozptýlí do příslušných mobilních skupin. Komponenty mohou zůstat ve složce Grounded na základě spojů přiřazených nástrojem automatického převodu vazeb.
Proč je během simulace neznámé síly ignorováno tření spoje?
Simulaci neznámé síly tvoří statický výpočet pro posloupnost poloh. Ve spojích neexistují žádné rychlosti. Model tření spoje se řídí zobecněným pravidlem v závislosti na rychlosti ve stupni volnosti (třecí síla se při nulové rychlosti rovná 0,0). V simulaci neznámé síly neexistuje tření. Ze stejného důvodu je ignorováno tlumení ve spojích (v závislosti na rychlosti). Vnější zatížení definované pravidlem založeným na čase má ve vstupním diagramu vždy stejnou hodnotu pro čas = 0,0.
Je možné použít dynamickou simulaci pro sestavy a komponenty vytvořené pomocí příkazu Vytvořit komponenty?
Sestavy a komponenty vytvořené pomocí příkazu Vytvořit komponenty je možné analyzovat. Při provádění dynamických simulací podobných modelů zvažte následující skutečnosti:
- Po otevření sestavy v prostředí dynamické simulace mohou vazby sestavy (vazby rozvržení a převedené vazby) vytvořené automaticky pomocí příkazu Vytvořit komponenty způsobit vznik nadbytečných spojů. Existují-li nadbytečné spoje, je možné provádět přesné studie pohybu, avšak nemusí být vypočteno jednoznačné řešení zatížení ve spojích. Chcete-li dospět k jednoznačnému řešení, proveďte simulaci po vyřešení nadbytečných spojů.
- Při pracovním postupu shora dolů lze změny sestavy a komponent řídit prostřednictvím rozvržení. Chcete-li vyřešit nadbytečné spoje u sestav vytvořených pomocí příkazu Vytvořit komponenty, vyberte v místní nabídce Vazby rozvržení položku Pozice řízení sestavy 3D. Do sestavy pak budou přidány stupně volnosti. Chcete-li přidat stupně volnosti, můžete také vybrat možnost 3D kinematika pro převedené vazby. Pokud sestava obsahuje flexibilní podsestavy, bude pravděpodobně nutné tyto podsestavy upravit a přidat další stupně volnosti.
- V sestavách vytvořených pomocí příkazu Vytvořit komponenty se mezi komponentami a součástí rozvržení obvykle nachází několik vazeb rozvržení. Chcete-li přidat stupně volnosti, bude pravděpodobně nutné vypnout v místní nabídce možnost Vazba na rovinu rozvržení.
- Můžete vypnout automatický převod vazeb na standardní spoje a příslušné spoje vytvořit ručně. Pamatujte, že součást rozvržení funguje jako kotva pro komponenty sestavy vytvořené pomocí příkazu Vytvořit komponenty. V důsledku toho bude parně nutné vytvořit mezi komponentami a součástí rozvržení několik spojů, aby byla pro dynamickou simulaci zajištěna poloha komponent.
Je možné použít dynamickou simulaci pro součásti vytvořené pouze z geometrie náčrtu?
Každou součást mechanismu je možné vytvořit z náčrtu. V tomto případě je v dynamické simulaci hmotnost mobilních skupin nastavena na hodnotu 1 kg a podmínky diagonály matice setrvačnosti na hodnotu 0,01 kg.m². Proto je možné získat pomocí simulace kinematické výsledky, které vycházejí z uvedených hmotností a setrvačnosti zadaných automaticky.
Jak se liší valivé spoje 1C a 2C?
Ve valivém spoji 1C působí mezi dvěma tělesy pouze jedna vazba – valení bez posuvu. Prostřednictvím valivého spoje 2C působí stejná vazba valení a zároveň vazba tečnosti. Valivý spoj 1C se použije v případě, že jsou dvě tělesa již díky geometrii tečná. Během simulace si zachovají tečnost díky konstrukci mechanismu. Valivý spoj 2C lze použít k umělému udržení tečnosti, protože by samotná konstrukce mechanismu umožňovala oddělení těles.
Proč je výpočet jednoduchého vztahu hmotnost-pružina tak zdlouhavý?
K řešení dynamických rovnic používá jádro dynamické simulace algoritmus s automatickou změnou časových kroků. Počet potřebných časových kroků by mohl být kvůli hmotnosti (M) a tuhosti (K) v mechanismu malý. Aby byla zajištěna dostatečná přesnost řešení, je délka časového kroku rovna 
. Jestliže je tuhost (K) vysoká nebo hmotnost (M) nízká, časový krok je malý, což má za následek dlouhou dobu výpočtu. Zkontrolujte hodnoty hmotnosti a tuhosti, zda nedošlo k záměně jednotek, což je častá chyba. Například při použití 3D dotykových spojů se značnou tuhostí je dlouhá doba simulace běžná.
Jaká opatření je nutné přijmout u nadměrně omezeného mechanismu?
Nadměrně omezený mechanismus se může pohybovat, avšak v jeho spojích existuje příliš mnoho zatížení (sil a momentů), která je podle hypotézy používané v dynamické simulaci nutné vypočítat. Tento stav je způsoben absencí mezer ve spojích a tuhých součástech. Výsledné hodnoty poloh, rychlostí a zrychlení jsou správné, ale řešení zatížení spoje není jednoznačné. Například soustava čtyř tyčí obsahující pouze otáčivé spoje je nadměrně omezena. Pohybuje se díky tomu, že v modelu jsou osy rotace dokonale rovnoběžné. Nelze ale získat jednoznačné řešení pro všechna zatížení spoje. Změníte-li dva otáčivé spoje na jeden válcový a jeden sférický, mechanismus nebude nadměrně omezen. Řešení zatížení spoje pak bude jednoznačné.
Proč je k dispozici méně spojů než v aplikaci Inventor 11?
Nástroj CRE (Constraint Reduction Engine – nástroj pro redukci vazeb) byl poprvé použit v aplikaci Inventor 2008 a jsou jím vybaveny i následující verze. Nástroj CRE vytváří standardní spoje automaticky podle vazeb sestavy. Napomáhá přehlednějšímu uspořádání a umísťuje vytvořené spoje do složky Standard Joints v prohlížeči.
Pokud nechcete standardní spoje vytvářet automaticky, aktivujte možnost Nastavení dynamické simulace a zrušte zaškrtnutí možnosti Automaticky převést vazby na standardní spoje, všechny spoje tak budou odstraněny. Pak můžete potřebné spoje přidávat ručně.
Je možný přístup k dynamické simulaci prostřednictvím rozhraní API?
V současnosti není možné použít rozhraní API k řízení dynamické simulace. Jsme si vědomi požadavku na tuto možnost a zvažujeme její uvedení v některé budoucí verzi.
Je možné provádět statickou analýzu sestav?
Pomocí dynamické simulace je možné vypočítat síly a momenty ve spojích, přestože zde nedochází k žádnému pohybu. V takovém případě neexistují dynamické vlivy a výsledky dynamické simulace budou statické.
Můžete například sestavit kyvadlo, uzamknout stupeň volnosti v otáčivém spoji a na volný konec aplikovat vnější sílu. Dynamická simulace použije k vyvážení vnější síly sílu a moment ve spoji.
K uzamčení kyvadla je rovněž možné vytvořit spoj „bod-rovina“ na druhém konci a pak použít vnější sílu. Dynamická simulace má rovněž v těchto dvou spojích k dispozici sílu a moment.
Užitečné informace
- V dynamické simulaci jsou skupiny (součásti nebo podsestavy) tuhé. Ohnutí (flexe) a kroucení (torze) těchto elementů je ignorováno.
- Podle této hypotézy může být mechanismus nadměrně omezen. Pomocí dynamické simulace bude nalezeno řešení bez ohledu na tuto podmínku, ale síly a momenty ve spojích budou pouze jedním z několika možných řešení, nikoli jednoznačným.
Které činnosti způsobují aktualizaci zatížení exportovaných do MKP?
Zatížení určená pro export do MKP budou aktualizována vždy, když provedete některou z následujících akcí:
- V příslušném sloupci zaškrtnete nebo zrušíte zaškrtnutí časového kroku.
- Kliknete na tlačítko OK v dialogu Vytvořit řadu.
- Vyberete součást pro export.
- Odstraníte součást z exportované části.
- Vypnete součást v exportované části.
- Po změně typu exportu kliknete na tlačítko OK v dialogu Nastavení (Pevnostní analýza AIP nebo Ansys Workbench).
- Zapnete nebo vypnete možnost Upřesňující události.
- Potvrdíte dialog Výběr nosných ploch.
Jak se během simulace liší časové kroky a obrázky?
Časové kroky a obrázky jsou samostatné výstupy simulace.
Časové kroky jsou množina kroků, které aplikace využívá k úspěšnému řízení simulace. Aplikace jejich počet u složitých simulací optimalizuje, aby byla pro výstupní diagram k dispozici příslušná data. Počet časových kroků je vždy roven nebo větší než stanovený počet obrázků. Kliknutím v oblasti okna grafů výstupního diagramu můžete přejít do výstupního diagramu a sledovat časový krok pro zadaný nebo libovolný přírůstek.
Položka Obrázky představuje počet obrázků, které se zobrazí při přehrávání simulace. Můžete zadat počet, jaký potřebujete, výchozí hodnota je 100 za sekundu.
Spuštěním 1sekundové simulace s výchozím nastavením (Konečný čas: 1 s, Obrázky: 100) získáte 100 obrázků vytvořených pro přehrávání, tedy jeden obrázek za 0,01 sekundy. Počet časových kroků simulace bude 100 za sekundu, ale při určité míře složitosti děje aplikace počet časových kroků zvýší.
Jak má být naformátován textový soubor pro spline?
Chcete-li použít textový soubor obsahující body tečny, uspořádejte jej tímto způsobem:
|
// komentář |
Do souboru je možné vložit jeden nebo více řádků komentáře. Každý řádek musí začínat znaky „//“. Řádky komentáře jsou nepovinné. Můžete je použít k zaznamenání účelu spline. |
| [Tečny] T1 T2 | Určují hodnotu tečny počátečního (T1) a koncového (T2) bodu úseku. Tyto hodnoty se v uživatelském rozhraní zobrazí jako „počáteční“ a „koncový“ sklon. Pokud nezadáte žádnou hodnotu, bude zvažována implicitní hodnota tečny 0,0 (horizontální tečna). Stejně jako řádky komentářů, je i tento řádek volitelný, ale jak bylo zmíněno, není-li zadána hodnota tečny, musí být stanoveny některé předpoklady. |
| X 1 Y 1 | Seznam souřadnic bodů, je možné uvést libovolný počet bodů podle potřeby. Zadejte na každý řádek jeden bod. |
| Příklad |
// // Body spline vstupu simulace // Hodnota: krouticí moment spoje (N mm) // Reference: čas s [Tečny] -3,40775 -5,27803 +0,000 +0,000 +4,313 +1,510 +7,954 -9,756 +1,000 +0,000 |
Proč nejsou u některých čelních ozubených kol aplikace Design Accelerator vytvořených před vydáním aplikace Inventor 2009 automaticky vytvářeny spoje?
U starších čelních ozubených kol se některá nová vylepšení neprojeví. Uplatní se až po aktualizaci ozubených soukolí. Následuje seznam položek, které je při práci se staršími čelními ozubenými koly nutné zkontrolovat a provést.
- Musí být zapnuta možnost Automaticky převést vazby na standardní spoje.
- Sestava čelních ozubených kol musí být nastavena jako flexibilní.
- Pokud byla čelní ozubená kola vytvořena ve verzi AIP 2008 nebo starší, je nutné provést některou z těchto akcí:
- Klikněte pravým tlačítkem myši na sadu ozubených kol a vyberte položku Změnit pomocí aplikace Design Accelerator. V aplikaci Design Accelerator klikněte na tlačítko Vypočítat a pak klikněte na tlačítko OK. Sada ozubených kol se aktualizuje.
- Klikněte pravým tlačítkem myši na sadu ozubených kol a vyberte položky Komponenta Ruční řešení (v dolní části místní nabídky).