Nowości w Inventorze 2011 - część 4

Obliczenia wytrzymałościowe konstrukcji ramowych

Coraz większe wymagania stawiane oprogramowaniu CAD sprawiają, że równolegle z rozwojem narzędzi do modelowania 3D rozwijają się narzędzia służące analizie i optymalizacji projektowanych konstrukcji. Zgodnie z tą tendencją Autodesk wprowadził do Inventora 2011 zupełnie nowe możliwości obliczeń numerycznych. Obliczenia numeryczne konstrukcji ramowych to złożone narzędzie umożliwiające analizę dowolnej ramy czy też kratownicy wykorzystujące techniki obliczeniowe dedykowane dla tego typu konstrukcji.

Rys. 1 Model bryłowy analizowanej ramy oraz jej belkowy odpowiednik.

Podstawą modelu obliczeniowego nie jest tutaj sama bryła, tylko belki wyznaczone automatycznie przez Inventora w oparciu o typowe właściwości mechaniczne badanych profili jakimi są wskaźniki wytrzymałościowe, momenty bezwładności, środki ciężkości.

Dzięki definiowaniu połączeń konstrukcji poprzez węzły na belkach model dyskretny jest zdecydowanie prostszy, znacznie mniej podatny na błędy modelowania bryłowego a co za tym idzie również dokładniejszy. Węzły automatycznie są rozpoznawane na końcach każdej belki, użytkownik jednak może również zdefiniować węzły w innych miejscach na każdej z belek, co daje ogromne możliwości definiowania sposobu połączeń konstrukcyjnych.

Rys. 2 Łączenie belek za pomocą węzłów konstrukcyjnych i połączenia sztywnego

Definiowanie obciążeń i utwierdzeń jest równie łatwe do zrealizowania. Każde bowiem obciążenie jak i utwierdzenie może być przyłożone do dowolnego węzła jak również na dowolnej długości belki. Duży wybór rodzajów obciążeń jak i utwierdzeń pozwala na dokładny opis badanej konstrukcji.

Rys. 3 Możliwe obciążenia

a. Siła skupiona i grawitacja

b. Obciążenie ciągłe

c. Moment

Rys. 4 Utwierdzanie modelu

a. Utwierdzenie stałe

b. Utwierdzenie sworzniowe

c. Swobodne

Kilka predefiniowanych typów utwierdzeń pozwala na szybkie definicję, jednak w razie potrzeby użytkownik może sam zdefiniować dowolny typ, odbierając wybrane przez siebie stopnie swobody.

Tak przygotowany model dyskretny może być poddany analizie, którą praktycznie całkowicie automatycznie przeprowadza Inventor. Efektem takiego procesu jest uzyskanie szeregu wyników, które mogą być prezentowany na wiele sposobów. Może to być typowa dla obliczeń numerycznych mapa kolorów, ale również doskonale znane przy obliczeniach konstrukcji ramowych prezentowanie wykresów konkretnych parametrów jak np siły tnące, momenty gnące. Bardzo przydatną metodą prezentacji wyników jest również możliwość wyodrębnienia z konstrukcji wskazanej belki i pokazania dla niej waście szeregu wykresów oraz wartości liczbowych takich jak reakcje w podporach wartości momentów sił itp.

Rys. 5 Prezentacja wyników

Funkcją zwieńczająca ogromne możliwości tego narzędzia jest możliwość eksportu przygotowanego modelu do programu Autodesk Robot, w którym to narzędziu możliwe jest kontynuowanie analizy badanej konstrukcji.

Specyfika konstrukcji ramowych powoduje iż typowe metody numeryczne z zastosowaniem elementów bryłowych nie są optymalne i mogą powodować wiele utrudnień. Stąd też wychodząc na przeciw użytkownikom Inventor 2011 wraz z narzędziami do obliczeń konstrukcji ramowych pozwala również w tym obszarze zoptymalizować czas przygotowania konstrukcji jak też i samą konstrukcję. Podejście takie jest istotą wirtualnego prototypowania - przewodniej filozofii pracy w Inventorze.

W następnej części

Wizualizacja modeli 3D