Rozdział ten zawiera omówienie kilku pytań dotyczących pojęć i procedur. Podane informacje mają służyć projektantom zainteresowanym korzystaniem z narzędzia Symulacja dynamiczna.
Kiedy należy używać symulacji dynamicznej?
Symulacja dynamiczna jest przydatna w całym procesie projektowania. Ułatwia udoskonalanie projektu.
- Umożliwia tworzenie prototypów cyfrowych oraz wprowadzanie niewielkich zmian mających wpływ na projekt, a następnie przeglądanie wyników tych procesów jeszcze przed fizycznym utworzeniem części.
- Wykonując analizę błędów, można przeprowadzić symulacje dla istniejących produktów. Można zastosować siły oddziałujące na komponenty i określić kiedy i w którym miejscu komponenty zawodzą.
Dzięki symulacji i analizie można określić optymalne kształty używanych typów mechanizmów.
Jakie wiadomości są wymagane do przeprowadzania symulacji dynamicznej?
To warto wiedzieć:
- Wiązania zespołu pozwalają ustalić względne położenie komponentów. Podczas przeprowadzania symulacji zespołu możliwa jest sytuacja, w której wiązania zespołu powodują związanie modelu z nadmiarem na potrzeby symulacji. Typowym przykładem jest wiązanie kątowe umieszczone jako „napęd”, który, gdy jest napędzany, powoduje ruch komponentu. Wyłącz te wiązania przed rozpoczęciem pracy w środowisku symulacji dynamicznej. Przejrzyj wiązania zespołu, aby zobaczyć, które działają jak „napęd” powodujący ruch, i wyłącz je. Wiązania utrzymujące zależności o charakterze połączeń powinny pozostać włączone, ponieważ są one przekształcane w połączenia.
- Opcja Automatycznie konwertuj wiązania na połączenia standardowe domyślnie konwertuje wiązania zestawienia i wstawiania na połączenia standardowe przy przechodzeniu do środowiska symulacji dynamicznej. Ta funkcja umożliwia przyspieszenie procesu tworzenia symulacji.
Aby zobaczyć, na czym polega udział wiązań w tworzeniu połączenia, wejdź do środowiska symulacji dynamicznej i przejrzyj listę połączeń utworzonych automatycznie. Następnie w oknie dialogowym Ustawienia symulacji dynamicznej wyłącz opcję automatycznego przekształcania wiązań (spowoduje to usunięcie automatycznie utworzonych połączeń) i utwórz połączenia ręcznie. Istnieje możliwość usunięcia połączeń utworzonych ręcznie i ponownego włączenia opcji przekształcania automatycznego.
Uwaga: Jeśli opcja Automatycznie konwertuj wiązania na połączenia standardowe jest zaznaczona, można użyć tylko połączenia standardowego typu Przestrzenne. Możesz kontynuować dodawanie połączeń niestandardowych. - Podczas używania połączeń kontaktowych 2D zaleca się zwiększenie wartości przedziałów czasowych ponad domyślnie określoną wartość 100/s - od czterech do dziesięciu razy. W zależności od liczby przedziałów czasowych i położenia komponentów złącze kontaktowe 2D może wystąpić pomiędzy przedziałami. Zwiększenie liczby przedziałów zapewnia, że w przedziale wystąpi kontakt.
- Samouczki dostarczane z programem Inventor są pomocne w zrozumieniu podstawowych zagadnień. Kliknij menu Pomoc
Narzędzia edukacyjneSamouczki Symulacja Autodesk Inventor, aby wyświetlić listę dostępnych ćwiczeń symulacyjnych.
Czym różnią się połączenia i wiązania?
Wiązania są używane w zespole w celu rozmieszczenia komponentów względem siebie. W programie Inventor dostępne są następujące podstawowe wiązania (niektóre również w wersji zmodyfikowanej):
- Zestawiające
- Równoległości
- Kąt
- Styczne
- Wstawiające
- Obrotowe
- Obrotowo-przesuwne
- Przejściowe
W środowisku zespołu można przeciągać części lub sterować wiązaniem, aby uzyskać podgląd ruchu. Uwzględniana jest jedynie geometria, a informacje, takie jak prędkość, przyspieszenie i obciążenia, nie są dostępne.
W środowisku symulacji dynamicznej w celu uzyskania wyników używane są połączenia. W połączeniach można także określić parametry dynamiczne, takie jak tarcie, tłumienie i sztywność. Istnieją połączenia standardowe (obrotowe, pryzmatyczne, kuliste, itd.) oraz połączenia zaawansowane (kontaktowe, toczne, przesuwne, itd.):
Połączenia standardowe są tworzone w jeden z trzech poniższych sposobów:
- Automatyczne przekształcenie połączenia (opcja domyślna).
- Ręczne przekształcanie wiązań w połączenia.
- Ręcznie poprzez szereg wyborów i wstawień.
Zaawansowane połączenia są tworzone ręcznie poprzez szereg wyborów i wstawień.
Dlaczego przeglądarka symulacji wyświetla wiązania zespołu?
Przeglądarka symulacji przedstawia wiązania zespołu w postaci węzłów potomnych, co umożliwia przeglądanie wiązań biorących udział w tworzeniu określonego połączenia. Większość poleceń menu kontekstowego wiązania jest dostępnych.
Jakie są efekty edytowania wiązania? Zmodyfikowanie używanego wiązania może zmienić połączenie i stopnie swobody.
Na przykład połączenie obrotowe ma dwa wiązania: zestawienie osiowe i zestawienie powierzchni lub lica służące określaniu położenia. Należy zwrócić uwagę na to, co dzieje się po wyłączeniu jednego wiązania:
| Edytowane połączenie | Działanie | Połączenie wynikowe |
|---|---|---|
|
Zestawienie powierzchni lub lica jest wyłączane. |
|
|
|
Zestawienie osiowe jest wyłączane. |
|
W przeglądarce wyłączone wiązanie jest wyświetlane w węźle komponenty i usuwane z węzła Połączenie.
Co się stanie, jeśli opcja Automatyczne przekształcanie wiązań zostanie wyłączona?
Wyłączenie opcji Automatycznie konwertuj wiązania na połączenia standardowe usuwa wszystkie połączenia tak, że można ręcznie utworzyć odpowiednie połączenia. Aby ręcznie utworzyć połączenia, użyj polecenia Wstaw połączenie lub Przekształć wiązania zespołu.
Ponowne włączenie opcji powoduje przeliczenie i utworzenie połączeń standardowych po kliknięciu opcji OK.
Czy istnieje lista zawierająca opis, które połączenia są tworzone z wiązań?
Lista połączeń, które mogą powstać z wiązań, znajduje się w Pomocy. Tabela konwersji znajduje się w sekcji Połączenia.
Czy można używać podzespołów?
Używanie podzespołów jest możliwe. Domyślnie podzespoły są traktowane jak bryły sztywne Aby utworzyć połączenia pomiędzy komponentami podzespołu, dla zespołu musi być ustawiona opcja Elastyczny.
Należy kliknąć prawym przyciskiem myszy i wybrać opcję Elastyczny.
Jakie są przyczyny poruszania się komponentów?
Komponent porusza się w zależności od stopnia swobody połączenia i wymuszanego ruchu. Aby wymusić ruch:
- Kliknij prawym przyciskiem myszy połączenie i wybierz opcję Właściwości bryły. Wyświetlone zostanie okno dialogowe Właściwości bryły.
- Wybierz odpowiednią kartę SSS.
- Kliknij ikonę Edytuj ruch wymuszony
- Kliknij opcję Włącz wymuszenie ruchu i określ prawo ruchu
Dlaczego wszystkie komponenty znajdują się w folderze Nieruchome?
W programie Inventor 2008 podczas uruchamiania symulacji dynamicznej wszystkie komponenty były unieruchomione. Podobnie jak w przypadku, gdy nie zdefiniowano żadnych połączeń.
Można to interpretować w następujący sposób. W środowisku zespołu pierwszy komponent jest domyślnie unieruchomiony. Dlatego wszystkie komponenty są niezwiązane, chyba że zastosowano wiązania.
W symulacji dynamicznej wszystkie komponenty są unieruchomione do momentu zdefiniowania dla nich połączeń. Połączenia określają stopnie swobody. Gdyby wszystkie komponenty były swobodne, obliczenie symulacji zajmowałoby bardzo dużo czasu i skutkowałoby prawdopodobnie przypadkowymi wynikami.
Komponent, który jest unieruchomiony w zespole, jest unieruchamiany po przejściu do środowiska symulacji. Jeśli zespół jest tworzony za pomocą ustawień domyślnych programu Inventor, pierwszy komponent umieszczony w zespole jest unieruchomiony.
Jeśli w środowisku symulacji dynamicznej opcja Automatycznie przekształcaj wiązania jest wyłączona, wszystkie komponenty są umieszczane w folderze Nieruchome. Podczas dodawania połączeń, definiuje się stopnie swobody, co powoduje przeniesienie komponentu do ruchomej grupy.
Jeśli opcja Automatyczne przekształcaj wiązania jest włączona (wartość domyślna), komponenty są rozdzielane do swoich grup ruchomych. Komponenty mogą pozostawać w folderze Nieruchome ze względu na połączenia przypisane przez funkcję automatycznego przekształcania wiązań.
Dlaczego tarcie połączenia jest ignorowane w symulacji siły nieznanej?
Symulacja siły nieznanej jest statycznym obliczeniem szeregu położeń. Połączenia nie mają prędkości. Model tarcia dla połączenia oparty jest na standardowym wzorze, w zależności od wartości prędkości dla stopnia swobody (siła tarcia jest równa 0,0, jeśli wartość prędkości to zero). W symulacji siły nieznanej nie występuje tarcie. Z tego samego powodu ignorowane jest tłumienie połączeń (w zależności od prędkości). W przypadku obciążenia zewnętrznego zdefiniowanego za pomocą prawa opartego na czasie w grapherze wejściowym zawsze określona jest ta sama wartość dla czasu równa 0,0.
Czy można używać symulacji dynamicznej dla zespołów i komponentów utworzonych przy użyciu funkcji Utwórz komponenty?
Zespoły i komponenty utworzone przy użyciu funkcji Utwórz komponenty można analizować. Podczas przeprowadzania symulacji dynamicznych takich modeli, należy uwzględnić następujące zagadnienia:
- Wiązania zespołu (wiązania układu i wiązania przekształcone), automatycznie utworzone przez funkcję Utwórz komponenty, mogą spowodować występowanie nadmiarowych połączeń po otwarciu zespołu w środowisku symulacji dynamicznej. Dokładne analizy ruchu można przeprowadzać, jeśli istnieją połączenia nadmiarowe. Jednak nie można obliczyć unikalnego rozwiązania dla obciążeń połączeni. Aby otrzymać unikalne rozwiązanie, należy wykonać symulację z rozwiązanymi nadmiarowymi połączeniami.
- W przepływie pracy odbywającym się z góry w dół można sterować zmianami zespołów i komponentów przy użyciu układu. Aby rozwiązać nadmiarowe połączenia dla zespołów utworzonych przy użyciu funkcji Utwórz komponenty, należy wybrać opcję Zespół steruje położeniem 3D z menu kontekstowego Wiązanie układu. W ten sposób dodaje się do zespołu stopnie swobody. Można także wybrać opcję Kinematyka 3D dla wiązań transponowanych, aby dodać stopnie swobody. Jeśli zespół zawiera elastyczne podzespoły, dodanie stopni swobody może wymagać edytowania podzespołu.
- W zespołach utworzonych przy użyciu funkcji Utwórz komponenty zazwyczaj występują wiązania układu pomiędzy komponentami i częścią układu. Dodanie stopni swobody może wymagać wyłączenia opcji Wiąż z płaszczyznami układu z menu kontekstowego komponentu.
- Można wyłączyć automatyczne przekształcanie wiązań na połączenia standardowe i ręcznie utworzyć odpowiednie połączenia. Należy pamiętać o tym, że część układu funkcjonuje jako zaczepienie komponentów zespołu utworzonych przy użyciu polecenia Utwórz komponenty. Dlatego może być konieczne utworzenie połączeń pomiędzy komponentami i częścią układu, aby zachować ich odpowiednie położenia w symulacji dynamicznej.
Czy można użyć symulacji dynamicznej dla części utworzonych tylko na podstawie geometrii szkicu?
Każdą część mechanizmu można utworzyć na podstawie szkicu. W tym przypadku symulacja dynamiczna powoduje ustawienie wartości 1 kg dla masy ruchomej grupy oraz 0,01 kg.m² dla warunków przekątnej macierzy bezwładności. Dlatego możliwe jest przeprowadzenie symulacji w celu otrzymania wyników kinematycznych. Wyniki dynamiczne są oparte na trzech masach automatycznych i bezwładności.
W jaki sposób różnią się połączenia 1C i 2C?
Połączenie toczne 1C umożliwia zastosowanie tylko jednego wiązania tocznego bez przesuwu pomiędzy dwiema bryłami. Połączenie toczne 2C umożliwia zastosowanie tego samego wiązania tocznego ORAZ wiązania styczności. Połączenie toczne 1C stosuje się, jeśli dwie bryły są już styczne ze względu na geometrię. Pozostają one styczne podczas symulacji dzięki konstrukcji mechanizmu. Połączenie toczne 2C jest używane, aby sztucznie zachować styczność, ponieważ konstrukcja mechanizmu umożliwia oddzielenie się dwóch brył.
Dlaczego czas obliczania prostego układu obciążnik-sprężyna wydaje się długi?
Aby rozwiązać równania dynamiczne, w module symulacji dynamicznej używany jest algorytm z automatyczną zmianą przedziału czasowego. Wymagana liczba przedziałów czasowych może być mała ze względu na masę (M) i sztywność (K) mechanizmu. Aby zapewnić wysoką dokładność rozwiązania, przedział czasowy jest równy 
. Gdy sztywność (K) jest wysoka i/lub masa (M) jest niska, przedział czasowy jest krótki, co skutkuje długim czasem obliczania. Sprawdź wartości masy i sztywności. Częstym błędem jest mieszanie jednostek. Przykładowo czas symulacji jest długi, jeśli użyto połączeń kontaktowych 3D o dużej sztywności.
Co należy wziąć pod uwagę w przypadku mechanizmu nadmiernie powiązanego?
Mechanizm związany z nadmiarem może się poruszać, ale istnieje zbyt dużo obciążeń (sił i momentów), aby można było obliczyć jego połączenia przy użyciu hipotezy używanej w symulacji dynamicznej. Sytuacja taka jest spowodowana brakiem odstępów pomiędzy połączeniami i częściami sztywnymi. Wyniki dotyczące położeń, prędkości i przyspieszeń są poprawne, ale rozwiązanie dla obciążeń połączenia nie jest unikatowe. Przykładowo układ składający się z czterech prętów ze połączeniami obrotowymi jest związany z nadmiarem. Porusza się, ponieważ osie obrotu są w modelu idealnie równoległe. Nie jest jednak możliwe określenie unikalnego rozwiązania dla wszystkich obciążeń połączenia. Po zmianie dwóch połączeń obrotowych na jedno walcowe i jedno kuliste, mechanizm nie będzie nadmiernie powiązany. Rozwiązanie dla obciążeń połączenia jest teraz unikalne.
Dlaczego dostępnych jest mniej połączeń niż w programie Inventor 11?
W programie Inventor 2008 wprowadzono moduł Constraint Reduction Engine (CRE), który znajduje się również we wszystkich kolejnych wersjach programu. Moduł CRE umożliwia automatyczne generowanie połączeń standardowych w oparciu o wiązania zespołu. Pomaga on zorganizować i umieścić utworzone połączenia w folderze Standard Joints wyświetlanym w przeglądarce.
Jeśli połączenia standardowe nie mają być tworzone automatycznie, należy aktywować Ustawienia symulacji dynamicznej i odznaczyć opcję Automatycznie przekształcaj wiązania w standardowe połączenia, a wszystkie połączenia zostaną usunięte. Następnie można ręcznie dodać żądane połączenia.
Czy z poziomu interfejsu API można uzyskać dostęp do symulacji dynamicznej?
Obecnie nie można używać interfejsu API do sterowania symulacją dynamiczną. Inżynierowie firmy Autodesk są świadomi tej potrzeby użytkowników i rozważą możliwość wprowadzenia takiej funkcji w przyszłych wersjach programu.
Czy można przeprowadzić analizę statyczną zespołów?
Za pomocą symulacji dynamicznej można obliczyć siły i momenty w połączeniach, nawet wówczas, gdy nie występuje żaden ruch. W takim przypadku efekty dynamiczne nie istnieją i w symulacji dynamicznej uzyskuje się wyniki statyczne.
Przykładowo zbuduj wahadło, zablokuj stopień swobody w połączeniu obrotowym i przyłóż zewnętrzną siłę na swobodnym końcu. W symulacji dynamicznej istnieje moment i siła w połączeniu, które równoważą siłę zewnętrzną.
Można także zbudować połączenie punkt-płaszczyzna na drugim końcu wahadła, aby je zablokować, a następnie przyłożyć siłę zewnętrzną. W symulacji dynamicznej istnieje również moment i siła w dwóch połączeniach.
Przydatne informacje
- W symulacji dynamicznej grupy (części lub podzespoły) są sztywne. Zginanie i skręcanie tych elementów jest ignorowane.
- W przypadku takiej hipotezy mechanizm może być związany z nadmiarem. Symulacja dynamiczna umożliwia rozwiązanie niezależnie od warunku, ale siły i momenty w połączeniach są tylko jednym z kilku możliwych rozwiązań, nie są one unikatowe.
Jakie działania mogą spowodować aktualizację obciążeń wyeksportowanych do analizy metodą elementów skończonych?
Obciążenia wybrane do eksportowania do analizy metoda elementów skończonych są aktualizowane po wykonaniu następujących działań:
- Zaznaczenie lub anulowanie zaznaczenia przedziału czasowego w odpowiedniej kolumnie.
- Kliknięcie opcji OK w oknie Utwórz szereg.
- Wybranie części do eksportu.
- Usunięcie części z sekcji eksportu.
- Wyłączenie części w sekcji eksportu.
- Kliknięcie opcji OK w oknie Ustawienia po zmianie typu eksportu (Analiza naprężeń AIP lub ANSYS Workbench).
- Włączenie lub wyłączenie dokładnych zdarzeń.
- Sprawdzenie okna dialogowego „Wybór powierzchni obciążenia łożyska”.
Jak różnią się przedziały czasowe od obrazów w uruchomionej symulacji?
Przedziały czasowe i obrazy są oddzielnymi danymi wyjściowymi symulacji.
Przedziały czasowe określają liczbę przedziałów wykorzystywanych w programie do pomyślnego przeprowadzenia symulacji. Oprogramowanie optymalizuje liczbę złożonych symulacji tak, aby odpowiednie dane były dostępne w grapherze wyjściowym. Liczba przedziałów czasowych jest zawsze równa lub większa od określonej liczby obrazów. Umożliwia to przejście do graphera wyjściowego i wyświetlenie przedziału czasowego dla określonego przyrostu lub dowolnego przedziału przez kliknięcie okna graficznego w grapherze wyjściowym.
Opcja „Obrazy” reprezentuje liczbę obrazów wyświetlanych podczas odtwarzania symulacji. Można określić dowolną liczbę. Domyślną liczbą jest 100/s.
Uruchomienie 1-sekundowej symulacji z ustawieniami domyślnymi (Czas zakończenia 1 s, Obrazy: 100) spowoduje utworzenie 100 obrazów do odtworzenia. Jeden obraz co 0,01 sekundy. Liczba przedziałów czasowych dla symulacji wynosiłaby 100/sekundę. Jeśli stopień złożoności był wystarczający, liczba przedziałów czasowych zostanie zwiększona programowo.
Jak sformatować plik tekstowy dla splajnu?
Aby używać pliku tekstowego zawierającego punkty styczności, należy zastosować następującą strukturę:
|
// komentarze |
W pliku można umieścić jeden lub wiele wierszy komentarza. Każdy wiersz musi rozpoczynać się znakami „//”. Komentarze wierszy są opcjonalne. Umożliwiają one wprowadzenie informacji o zastosowaniu splajnu. |
| [Styczność] T1 T2 | Określ wartości stycznych dla punktu początkowego (T1) i punktu końcowego (T2) sektora. Te wartości są wyświetlane jako nachylenie „początkowe” i „końcowe” w interfejsie użytkownika. Jeśli nie podano żadnej wartości, przyjmowana jest wartość stycznej na poziomie 0,0 (styczna pozioma). Tak jak w przypadku wierszy komentarza, ten wiersz jest opcjonalny, ale, jak zaznaczono, gdy nie istnieje żadna wartość styczna, należy przyjąć pewne założenia. |
| X 1 Y 1 | Lista współrzędnych punktu. Na liście można umieścić dowolną liczbę punktów. Określ jeden punkt w każdym wierszu. |
| Przykład: |
// // Dane wejściowe symulacji - punkty splajnu // Wartość: Moment obrotowy połączenia (N mm) // Odniesienie: Czas s [Styczność] -3,40775 -5,27803 +0.000 +0.000 +4.313 +1.510 +7.954 -9.756 +1.000 +0.000 |
Dlaczego w przekładniach czołowych utworzonych w programie Design Accelerator przed wprowadzeniem programu Inventor 2009 nie są automatycznie tworzone połączenia?
Starsze przekładnie czołowe nie stosują najnowszych udoskonaleń, a wprowadzenie ich wymaga aktualizacji zestawów przekładni. Poniżej znajduje się lista sprawdzeń i działań do wykonania przy pracy ze starszymi przekładniami czołowymi.
- Należy sprawdzić, czy opcja Automatycznie konwertuj wiązania na połączenia standardowe jest włączona.
- Należy ustawić dla zespołu przekładni walcowej opcję Elastyczna.
- Jeśli przekładnie utworzono w programie AIP 2008 lub starszym, wykonaj jedno z poniższych działań:
- Kliknij prawym przyciskiem myszy opcję Przekładnia czołowa, a następnie opcję Edytuj w programie Design Accelerator. W programie Design Accelerator kliknij opcję Oblicz, a następnie opcję OK. Zestaw przekładni zostanie zaktualizowany.
- Kliknij prawym przyciskiem myszy opcję Zestaw przekładni, a następnie opcję Komponent Rozwiąż ręcznie (przy końcu menu kontekstowego).