Di seguito vengono esposti vari aspetti concettuali e procedurali. Le informazioni sono utili per i progettisti che intendono utilizzare Simulazione dinamica come strumento di progettazione.
Quando si utilizza Simulazione dinamica?
Simulazione dinamica risulta utile durante la fase di progettazione. Consente di ottimizzare la progettazione:
- La progettazione digitale di prototipi consente di apportare leggere modifiche alla progettazione e verificare i risultati prima di passare alle parti fisiche.
- L'analisi degli errori consente di selezionare i prodotti esistenti e sottoporli a cicli di simulazioni. Consente inoltre di applicare forze ai componenti, nonché rilevare e individuare la posizione e il momento in cui si è verificato l'errore.
La simulazione e l'analisi consentono di determinare forme ottimali per i tipi di meccanismi in uso.
Quali sono le conoscenze necessarie per l'uso di Simulazione dinamica?
Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti utili:
- I componenti vengono posizionati gli uni in relazione agli altri dai vincoli di assieme. Quando si esegue la simulazione dell'assieme, è possibile che tali vincoli possano ipervincolare il modello ai fini della simulazione. Un esempio tipico è rappresentato da un vincolo angolare posizionato come "motore" per generare il movimento di un componente azionato. Sopprimere questi vincoli prima di accedere all'ambiente di Simulazione dinamica. Rivedere i vincoli di assieme per individuare quelli che determinano il movimento e sopprimerli. I vincoli che mantengono le relazioni giunto-tipo non devono essere soppressi in quanto vengono convertiti in giunti.
- Converti automaticamente i vincoli in giunti standard, attiva per default, converte i vincoli coincidenti e di inserimento in giunti standard all'accesso nell'ambiente di Simulazione dinamica. Questa funziona velocizza il processo di creazione di una simulazione.
Per ulteriori informazioni su come i vincoli contribuiscono alla creazione di un giunto, accedere all'ambiente di Simulazione dinamica e rivedere l'elenco dei giunti creati automaticamente. In seguito, nella finestra di dialogo Impostazioni di simulazione dinamica, disattivare l'opzione di conversione automatica dei vincoli (che prevede la rimozione dei giunti creati automaticamente) e costruire i giunti manualmente. È possibile eliminare i giunti manuali e riattivare l'opzione di conversione automatica.
Nota: Quando Converti automaticamente i vincoli in giunti standard è selezionata, il solo giunto standard disponibile per l'uso è il giunto Spaziale. È possibile continuare ad aggiungere giunti non standard. - Quando si utilizzano giunti a contatto 2D, è consigliabile aumentare le fasi temporali oltre il valore di default di 100/sec da 4X a 10X. In base al numero di fasi e alla posizione dei componenti, possono verificarsi contatti 2D tra le fasi. Quando si aumenta il numero di fasi, si ha la certezza che durante una fase si verifichi il contatto.
- Le esercitazioni incluse in Inventor consentono di acquisire alcune competenze di base. Per visualizzare un elenco delle esercitazioni di simulazione disponibili, selezionare Guida
Strumenti di apprendimento Esercitazioni Simulazione dinamica.
Differenze tra giunti e vincoli
I vincoli vengono utilizzati nell'assieme per posizionare i componenti gli uni in relazione degli altri. In Inventor sono disponibili i seguenti vincoli di base, alcuni con modificatori:
- Coincidente
- Allineato
- Angolo
- Tangente
- Inserimento
- Rotazione
- Rotazione-Traslazione
- Transitorio
Nell'ambiente di assiemi, è possibile trascinare parti o azionare un vincolo per rivederne il movimento. Solo la geometria viene rispettata e informazioni, quali velocità, accelerazione e carichi, non sono disponibili.
Nell'ambiente di Simulazione dinamica vengono utilizzati i giunti per l'acquisizione dei risultati. Nei giunti è possibile definire parametri dinamici quali frizione, smorzamento e rigidità. Esistono giunti standard (rivoluzione, prismatici, sferici e così via) e giunti avanzati (a contatto, di rotolamento, di scorrimento e così via):
I giunti standard vengono creati in uno dei modi seguenti:
- Conversione automatica dei giunti (default)
- Conversione manuale di vincoli in giunti
- Manualmente mediante una serie di input e selezioni.
I giunti avanzati vengono creati manualmente attraverso una serie di input e selezioni.
Motivi per cui i vincoli dell'assieme vengono visualizzati nel browser della simulazione
Il browser della simulazione elenca i vincoli dell'assieme come nodi derivati per consentire la visualizzazione dei vincoli che contribuiscono alla definizione del giunto specifico. È disponibile la maggior parte dei comandi del menu contestuale dei vincoli.
Che accade se si modifica un vincolo? La modifica di un vincolo partecipante può modificare il giunto e i gradi di libertà.
Ad esempio un giunto di rivoluzione ha due vincoli: una coincidenza assiale e una coincidenza faccia a faccia o di allineamento per il posizionamento. Osservare che cosa accade quando uno dei vincoli viene soppresso:
| Giunto da modificare | Azione | Giunto risultante |
|---|---|---|
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La coincidenza faccia a faccia o di allineamento viene soppressa. |
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La coincidenza assiale viene soppressa. |
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Nel browser il vincolo soppresso viene visualizzato con il nodo del componente e rimosso dal nodo Giunto.
Cosa accade se si disattiva la conversione automatica dei vincoli?
Se si disattiva l'impostazione Converti automaticamente i vincoli in giunti standard verranno rimossi tutti i giunti, in modo che sia possibile creare manualmente i giunti appropriati. Per creare i giunti manualmente, utilizzare il comando Inserisci giunto o Converti vincoli di assieme.
Riattivando l'impostazione, i giunti standard vengono calcolati e creati nel momento in cui si fa clic su OK.
È disponibile un elenco in cui vengono descritti i giunti risultanti dai vincoli?
È disponibile un elenco di giunti risultanti dai vincoli nella Guida in linea. Per una tabella di conversione, vedere Giunti.
È possibile utilizzare sottoassiemi?
È possibile usare i sottoassiemi. Per default, i sottoassiemi vengono considerati corpi rigidi. Per creare giunti tra componenti di sottoassiemi è necessario impostare l'assieme su Flessibile.
Fare clic con il pulsante destro del mouse sull'assieme e scegliere Flessibile.
Cosa determina il movimento di un componente?
I componenti si muovono in base al grado di libertà del giunto e quando viene loro imposto il movimento. Per imporre il movimento è necessario:
- Fare clic con il pulsante destro del mouse su un giunto e selezionare Proprietà corpo. Viene visualizzata la finestra di dialogo Proprietà corpo.
- Selezionare la scheda GDL appropriata.
- Fare clic sull'icona Modifica movimento imposto
- Selezionare Attiva movimento imposto e definire la legge di movimento.
Perché tutti i componenti si trovano nella cartella Fissato?
In Inventor 2008, all'accesso in Simulazione dinamica, tutti i componenti vengono fissati, perché in questo caso non esistono giunti definiti.
In pratica, nell'ambiente di assieme il primo componente viene fissato per default. In seguito, tutti i componenti sono senza vincoli a meno che non vengano loro applicati.
In Simulazione dinamica, tutti i componenti vengono fissati finché per tali componenti non vengono definiti i giunti. I gradi di libertà vengono definiti dai giunti. Se tutti i componenti non sono fissati, il calcolo di una simulazione richiederà molto tempo e fornirà probabilmente dei risultati casuali.
I componenti fissati nell'assieme vengono fissati quando si accede all'ambiente di simulazione. Se si crea un assieme mediante le impostazioni di default di Inventor, il componente fissato sarà il primo ad essere posizionato nell'assieme.
Nell'ambiente di Simulazione dinamica, quando l'opzione di conversione automatica dei vincoli è disattivata, tutti i componenti vengono posizionati nella cartella Fissato. Quando si aggiungono i giunti, vengono definiti i gradi di libertà e ciò comporta lo spostamento dei componenti in gruppi mobili.
Se l'opzione Converti automaticamente i vincoli è attivata (impostazione di default) i componenti si suddividono nei relativi gruppi mobili. I componenti possono restare nella cartella Fissato a seconda dei giunti assegnati dalla conversione vincoli automatica.
Perché durante la simulazione di una forza sconosciuta la frizione del giunto viene ignorata?
La simulazione di forza sconosciuta è un calcolo statico di una serie di posizioni in successione. I giunti non sono dotati di alcuna velocità. Il modello di frizione del giunto segue una legge regolarizzata secondo la velocità del grado di libertà (la forza di frizione è uguale a 0,0 quando la velocità è nulla). Pertanto non esiste alcuna frizione in una simulazione di forza sconosciuta. Per lo stesso motivo, lo smorzamento nei giunti viene ignorato (a seconda della velocità). Quando in Input grafico viene definito un carico esterno con una legge basata su un tempo, il valore temporale sarà sempre uguale a 0,0.
È possibile utilizzare Simulazione dinamica con assiemi e componenti creati tramite Crea componenti?
Gli assiemi e i componenti creati tramite il comando Crea componenti possono essere analizzati. Durante la simulazione dinamica di tali modelli, è opportuno prendere in considerazione quanto segue:
- I vincoli dell'assieme (di scheletro e convertiti) creati automaticamente tramite il comando Crea componenti possono dare origine a giunti ridondanti quando si apre l'assieme in Simulazione dinamica. In presenza di giunti ripetuti è possibile eseguire studi del movimento accurati, tuttavia non è possibile calcolare una soluzione univoca per i carichi in corrispondenza dei giunti. Per ottenere una soluzione univoca, eseguire la simulazione dopo aver risolto i problemi di ripetizione dei giunti.
- Nel flusso di lavoro dal generale al particolare, è possibile controllare le modifiche apportate ad assiemi e componenti attraverso lo scheletro. Per risolvere i problemi di ripetizione dei giunti negli assiemi creati tramite Crea componenti, scegliere Posizione controllata dall'assieme (3D) dal menu contestuale Vincolo di scheletro. Ciò consente di aggiungere gradi di libertà all'assieme. Per aggiungere gradi di libertà, è inoltre possibile scegliere Cinematica 3D per i vincoli convertiti. Se un assieme contiene sottoassiemi flessibili, per aggiungere gradi di libertà potrebbe essere necessario modificare tali sottoassiemi.
- Gli assiemi creati tramite il comando Crea componenti in genere presentano vincoli di scheletro tra i componenti e la parte dello scheletro. Per aggiungere gradi di libertà, potrebbe essere necessario deselezionare l'opzione Vincola al piano dello scheletro nel menu contestuale del componente.
- È possibile disattivare la conversione automatica dei vincoli per i giunti standard e creare manualmente i giunti appropriati. È opportuno tenere presente che la parte dello scheletro funge da ancoraggio per i componenti dell'assieme creati tramite il comando Crea componenti. Pertanto, potrebbe essere necessario creare alcuni giunti tra i componenti e la parte dello scheletro al fine di garantirne il corretto posizionamento per la Simulazione dinamica.
È possibile utilizzare Simulazione dinamica con parti ricavate solo dalla geometria dello schizzo?
È possibile ricavare tutte le parti del meccanismo a partire da uno schizzo. In questo caso, in Simulazione dinamica viene impostata la massa dei gruppi mobili su 1 kg e i termini della diagonale della matrice di inerzia su 0,01 kg.m². In questo modo è possibile eseguire una simulazione per ottenere risultati cinematici. I risultati dinamici sono basati sulle masse automatiche e sull'inerzia.
Differenza tra i giunti di rotolamento 1C e 2C
Il giunto di rotolamento 1C applica solo un vincolo, che implica una rotazione senza scorrimento tra i due corpi. Il giunto di rotolamento 2C applica lo stesso vincolo di rotolamento e un vincolo di tangenza. Il giunto di rotolamento 1C viene utilizzato quando i due corpi sono già tangenti a causa della geometria. Restano tangenti durante la simulazione a causa della costruzione del meccanismo. Il giunto di rotolamento 2C viene utilizzato per mantenere la tangenza artificialmente in quanto la costruzione del meccanismo potrebbe consentire la separazione dei due corpi.
Perché i tempi di calcolo per una semplice massa-molla sembrano prolungati?
Per risolvere le equazioni dinamiche, il motore DS utilizza un algoritmo con modifica automatica delle fasi temporali. Le fasi temporali necessarie possono essere poche a causa della massa (M) e della rigidità (K) presenti nel meccanismo. Per ottenere una precisione ottimale della risoluzione, la fase temporale sarà equivalente a 
. Quando la rigidità (K) è elevata e/o la massa (M) è minima, la fase temporale è breve, il che comporta tempi di calcolo prolungati. Controllare i valori di massa e rigidità, in quanto è facile incorrere nell'errore di confondere le unità. Se si utilizzano giunti a contatto 3D con una rigidità significativa, è ad esempio normale che i tempi di simulazione siano prolungati.
Quali precauzioni devono essere prese con i meccanismi ipervincolati?
I meccanismi ipervincolati sono in grado di muoversi, tuttavia includono troppi carichi (forze e momenti) da calcolare nei giunti in base all'ipotesi utilizzata da Simulazione dinamica. Ciò è causato dal fatto di non poter disporre di alcun gioco in giunti e parti rigide. I risultati relativi a posizioni, velocità e accelerazioni sono corretti, tuttavia la soluzione per i carichi del giunto non è univoca. Ad esempio, un sistema a quattro barre dotato solo di giunti di rivoluzione è ipervincolato. Si muove in quanto gli assi di rotazione sono perfettamente paralleli nel modello. Tuttavia non è possibile fornire una soluzione univoca per tutti i carichi del giunto. Se si cambiano i due giunti di rivoluzione in uno cilindrico e in uno sferico, il meccanismo non sarà ipervincolato. La soluzione per i carichi del giunto ora sarà univoca.
Perché è disponibile un numero inferiore di giunti rispetto ad Inventor 11?
Il CRE (Constraint Reduction Engine, Motore di riduzione dei vincoli) è stato introdotto in Inventor 2008 ed è incluso nelle versioni successive. Il CRE genera automaticamente giunti standard basati su vincoli di assieme. In questo modo viene ridotto il disordine e i giunti creati vengono inseriti nella cartella Giunti standard del browser.
Se non si desidera che i giunti standard vengano creati automaticamente, attivare Impostazioni di simulazione automatica, deselezionare Converti automaticamente i vincoli in giunti standard, e tutti i giunti verranno rimossi. È quindi possibile aggiungere i giunti manualmente.
È possibile accedere a Simulazione dinamica tramite l'API?
Al momento non è possibile utilizzare l'API per eseguire Simulazione dinamica. Tale richiesta è già nota e verrà presa in considerazione per le versioni successive.
È possibile eseguire l'analisi statica di un assieme?
Simulazione dinamica è in grado di calcolare forze e momenti nei giunti anche in assenza di movimento. In questi casi, gli effetti dinamici non esistono e la simulazione fornisce risultati statici.
Ad esempio, creare un pendolo, bloccare il grado di libertà del giunto di rivoluzione e applicare una forza esterna all'estremità libera. Simulazione dinamica dispone della forza e del momento nel giunto per equilibrare la forza esterna.
È inoltre possibile creare un giunto "punto-piano" sulla seconda estremità del pendolo per bloccarlo e quindi applicare una forza esterna. Simulazione dinamica dispone anche della forza e del momento nei due giunti.
Informazioni utili
- In Simulazione dinamica i gruppi (parti o sottoassiemi) sono rigidi. La curvatura (flessione) e l'inclinazione (torsione) di questi elementi vengono ignorate.
- In questa ipotesi, il meccanismo può risultare ipervincolato. Simulazione dinamica offre soluzioni indipendentemente dalla condizione, pertanto le forze e i momenti nei giunti rappresentano solo una delle diverse soluzioni possibili, non le uniche.
Quali azioni consentono l'esportazione di carichi in FEA?
I carichi individuati per l'esportazione in FEA vengono aggiornati ogni volta che si verifica una delle condizioni seguenti:
- Selezionare o deselezionare la fase temporale nella colonna appropriata.
- Fare clic su OK nella finestra di dialogo Genera serie.
- Selezionare una parte da esportare.
- Eliminare una parte dalla sezione di esportazione.
- Sopprimere una parte nella sezione di esportazione.
- Fare clic su OK nella finestra di dialogo Impostazioni dopo aver modificato il tipo di esportazione (Analisi sollecitazione AIP o Ansys Workbench).
- Attivare o disattivare l'opzione Eventi precisi.
- Convalidare la finestra di dialogo di selezione delle facce portanti.
Differenza tra fasi temporali e immagini durante l'esecuzione di una simulazione
Fasi temporali e immagini rappresentano output separati di una simulazione.
Le fasi temporali rappresentano il numero di fasi utilizzate dal software per la corretta esecuzione della simulazione. Il numero viene ottimizzato dal software per le simulazioni complesse in modo che in Output grafico siano disponibili i dati appropriati. Il numero di fasi temporali è sempre uguale o superiore al numero di immagini specificato. È possibile accedere ad Output grafico e verificare la fase temporale in base all'incremento specificato o ad uno arbitrario facendo clic nella finestra del grafico di Output grafico.
"Immagini" rappresenta il numero delle immagini visualizzate per la riproduzione della simulazione. È possibile specificare il numero desiderato. Il valore di default è 100 al secondo.
L'esecuzione di una simulazione di 1 secondo in base alle impostazioni di default (Tempo finale: 1 s, Immagini: 100) comporta la creazione di 100 immagini per la riproduzione. Una immagine ogni 0,01 secondo. Le fasi temporali saranno 100 al secondo per la simulazione. Se esiste una complessità tale da richiedere un aumento del numero di fasi temporali, questa operazione verrà automaticamente eseguita dal software.
Qual è la corretta formattazione di un file di testo per una spline?
Se si desidera utilizzare un file di testo contenente punti di tangenza, formattare il file come indicato di seguito:
|
// commenti |
È possibile includere nel file una o più righe di commenti. Ogni riga deve iniziare con "//". Le righe di commenti sono facoltative. Sono utili in quanto consentono di specificare lo scopo della spline. |
| [Tangenti] T1 T2 | Specificare il valore della tangente per i punti iniziale (T1) e finale (T2) del settore. Questi valori vengono indicati come inclinazione "iniziale" e "finale" nell'interfaccia utente. Se non viene fornito alcun valore, verrà assunto un valore tangente implicito pari a 0,0 (tangente orizzontale). Come le righe di commenti, questa riga è opzionale, ma come specificato, se non viene fornito alcun valore, è necessario ricorrere ai valori assunti. |
| X 1 Y 1 | L'elenco di coordinate di un punto. È possibile includere nell'elenco tutti i punti ritenuti necessari. Specificare un punto per riga. |
| Esempio |
// // Punti spline per input simulazione // Valore: Momento torcente (N mm) // Riferimento: Tempo s [Tangenti] -3.40775 -5.27803 +0.000 +0.000 +4.313 +1.510 +7.954 -9.756 +1.000 +0.000 |
Perché alcuni ingranaggi cilindrici di Design Accelerator anteriori ad Inventor 2009 non consentono di creare automaticamente i giunti?
Gli ingranaggi cilindrici preesistenti non riflettono gli ultimi miglioramenti, pertanto è necessario aggiornare i gruppi di ingranaggi applicandovi tali miglioramenti. Di seguito viene riportato l'elenco delle verifiche da eseguire quando si lavora con ingranaggi cilindrici preesistenti.
- Verificare che l'opzione Converti automaticamente i vincoli in giunti standard sia attivata.
- Verificare che l'assieme dell'ingranaggio cilindrico sia impostato su Flessibile.
- Se gli ingranaggi cilindrici sono stati creati nella release AIP 2008, è necessario effettuare una delle operazioni seguenti:
- Fare clic con il pulsante destro del mouse sul set di ingranaggi e scegliere Modifica utilizzando Design Accelerator. In Design Accelerator, fare clic su Calcola, quindi su OK. Il set di ingranaggi viene aggiornato.
- Fare clic con il pulsante destro del mouse sul set di ingranaggi e scegliere Componente Risoluzione manuale (nella parte inferiore del menu contestuale).