通過前面兩期圖文並茂的詳細介紹,大家已經能在SimSolid中將模型“盤”起來了吧,這一期我們繼續進階學習SimSolid!

專題第三期,我們主要是給大家介紹SimSolid中的接觸。

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傳說SimSolid能秒速處理大型複雜裝配模型,怎麼做到的?

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建模技術變革呀,那自動創建的接觸都對嗎?還可以再調整嗎?

 

Q1

 

傳說SimSolid能秒速處理大型複雜裝配模型,怎麼做到的?

 

SimSolid是一款基於有限元演算法擴展演算法的結構求解器(具體理論參考第一期),能進行快速的模型驗證。與傳統有限元軟體不同,它採用無需簡化的精確的幾何模型開始建模,變革的第一點是不需要進行網格劃分,變革的第二點是能自動識別並批量創建連接。SimSolid中只最多三步,便可批量創建連接,具體操作如下

 

Step 1

 

導入幾何

點擊主菜單 Project>Import from file >選中幾何檔>打開。

Step 2

 

處理提示的穿透資訊

依次點擊OK> Close,表示接受穿透。若不接受,需返回CAD軟體中調整;若無大的穿透,軟體會直接跳出下步中的Automatic conditions對話方塊。

Step 3

 

自動創建接觸

依次點擊模型樹中的Connections>工具條Automatic connections >OK,表示接受推薦設置並創建接觸。3秒後,SimSolid將自動創建所有連接,共217處。

 

最多三步就自動創建了整個裝配體中的連接,神奇吧~

不需要像傳統有限元法那樣,逐個建接觸面並賦予接觸屬性,也不用費心處理穿透與間隙。是不是很easy呀?但是!需要注意步驟3Automatic connections視窗中的3個選項設置。下邊詳細介紹一下

  • Gap and penetration tolerances :這是將要使用的搜索距離。 最佳做法是將盡可能小的值,但需要仍然可以找到連接。

  • Connection resolution level (Normal, Increased, High) :設置連接搜索演算法的精度。 在正常情況下不會有問題,一般對於非常薄、很長的結構,才需要提升解析度。

  •  Connection resolution level默認為Normal,Increased是正常的4倍解析度;High是正常的16倍解析度。連接解析度通過圖示密度視覺化,High需謹慎使用,會減慢執行時間。

 

 

Q2

 

建模技術變革呀,那自動創建的接觸類型都對嗎?還可以再調整嗎?

分分秒秒就創建了成百上千處連接,驚喜之餘又有點小擔心,到底對不對呢?

要判斷自動創建的連接是否正確,具體看兩點:1)連接位置是否正確,即連接沒有多餘也沒有缺少;2)連接接觸類型是否與實際相符。

若所建立的連接不正確,SimSolid也支持手動創建和再調整。

 

1

 

判斷連接位置是否正確

通過查看已創建的連接,即可判斷連接位於哪兩個部件間。下面介紹兩種查看已創建連接的方法:

  • 查看所有連接:在模型樹區域,選中Regular connections右鍵>show all,模型中所有連接顯示如下圖。

 

 

  • 查看指定部件的連接:在圖形區,選中指定部件,點擊右鍵>Review part connections,所有與該部件相關的連接全部顯示,如下圖紅色部位

 

通過這兩種方法,是不是很直觀就能判斷連接有沒有多或少了。

 

2

 

去除或增加連接

如果一眼看出連接多餘了,刪除有兩種方法。

  • 在模型樹Connections>Regular connections下選中指定連接,右鍵刪除

  • Review part connections時,選中指定接觸,刪除。

 

如果查看所有連接時,如下圖有連接沒有自動創建出來

 



 

手動添加方法如下:

 

Step1:依次點擊Connections>工具條(如下圖示)

 

 

Step2:軟體跳出Add/Edit connection對話方塊>Master connect頁面,在圖形區選中連接部件,即為連接中的Master part

 

Step3:切換圓形按鈕至Mate part(s) of master part,然後選中被連接件,接受推薦的間隙、穿透與解析度設置,點擊Find connections

 

Step4:Connections found下,羅列了搜索到的連接,逐個點擊查看,確認無誤,點擊OK

另一種方法是在上述Step2中,切換到Group connect,選中2個以上連接件,接受間隙、穿透、解析度設置,點擊Find Connections,同樣查看搜索到的連接,點擊OK創建。

 

Step 3

 

判斷接觸類型是否正確

為判定連接的接觸類型是否正確,我們先來圖文結合學習下SimSolid中的接觸類型吧~

SimSolid支援的四種接觸類型

SimSolid支援四種接觸類型,其特性清單如下,顯示顏色是指在Contact conditions下查看時的顏色。

只看列表,理解很模糊呀,下邊來兩個接觸類型比對實例吧,讓你記得住、分得清。

 

接觸類型比對實例1

建立模型如下

圖中為兩塊鋼板(E=210Gpa,μ=0.3),左端全固定,只在上方鋼板的右端面作用向上合力Fz=200N,上下鋼板間建立一個接觸。改變接觸類型,建立下表中4個模型。

 

計算得到4個模型位移雲圖動畫如下

 

 

 
 
 

由上述動畫可知:

1) 模型1_bonded(左上)中,接觸類型為banded,兩塊鋼板完全綁定,無相對運動,共同向上變形。

2) 模型2_sliding(右上)中,接觸類型為sliding,切向有相互滑動,法向不分離共同向上變形。

3) 模型3_separating(左下)中,接觸類型為separating,上鋼板向上拉開,下鋼板不動。

4) 模型4_separating/closing(右下)中,接觸類型為separating/closing,對於該模型,其位元移動畫與接觸類型為sliding時無差異。

 
 

 

接觸類型比對實例2

實例1中應用 separatingseparating/closing接觸時,差異並不明顯。因此,我們將上述模型做些調整,以凸顯差異。

建立模型如下

幾何尺寸同上述模型,上下鋼板間增加0.1mm幾何間隙,上鋼板左端面滑移約束,下鋼板左端面固定約束,只在上鋼板右端面作用向下合力Fz=-200N,上下鋼板間建立一個接觸。改變接觸類型,建立下表中2個模型。

 

計算得到2個模型位移雲圖動畫如下

 

 
 
 

由動畫可知:

1) 模型5_separating(左)中,接觸類型為separating,上下鋼板的間隙維持0.1mm不變,最大位移為1.2085mm。

2) 模型6_separating/closing(右)中,接觸類型為separating/closing,上下鋼板的間隙隨載入而閉合,最大位移為1.312mm。

應用separating/closing接觸時,接觸間隙可以閉合,因此模型6_separating/closing的最大位移比模型5_separating大了約1個間隙值大小。

 
 

 

進一步查看接觸應力雲圖,可知接觸應力更加不同,因此需區分使用。

 

4

 

調整接觸類型

 

掌握了四種接觸的用法啦,若自動創建的接觸類型不對,通常建議在創建了分析類型後更改,如下:

 

Step1:在模型樹 Structural 1>Contact conditions選中需要更改的接觸,該接觸會在圖形區以當前接觸顏色顯示,右鍵選擇Edit

 

Step2:在跳出的Contact conditions窗口,選更改後的接觸類型,點擊OK

 

 

更改完成,接觸顏色也會對應改變,如下圖

 

更改接觸時,需注意但凡存在separatingseparating/closing接觸類型,分析類型應設置為包含接觸非線性。

 

 
 
 

 

這一期的接觸小課堂到這裡就結束啦,回顧一下,bonded為綁定連接,線性分析中應用最廣泛;sliding 為無摩擦滑移,通常用於螺栓與螺栓孔間;separating為非線性接觸類型,separatingseparating/closing的差異在接觸件間存在間隙時可以體現。

下一期將會詳細介紹螺栓接觸與預緊,並與傳統有限元工具進行對比。螺栓雖小,但用得不少哦,敬請期待!

 

 
 
 
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