Pro/ENGINEER Advanced Mechanica 2009. június 25. Ott István
www.snt.hu/cad
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Nagy alakváltozások
Lineáris megoldás
Analízis a nagy deformációk tartományában Jellemzı alkalmazási területek: Bepattanó rögzítı elemek Rugók Eredmények megjelenítése Erı-elmozdulás grafikonok Árnyékolt modellek
A nagy deformációk tartományában végzett analízissel a feszültségek 10%-kal alacsonyabbak.
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Összeállítási komponensek kapcsolódásának kezelése A különböző ő interfészek és az alapértelmezett interfész.
Interfész típusok: szabad, ragasztott és kontakt, szilárdsági vizsgálatok esetén; ragasztott, adiabatikus és hıellenállás, termikus analízisek során.
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Kontakt és végtelen súrlódás A kontakt analízis során lehető őségünk van a kapcsolódó alkatrészek között végtelen súrlódást megadni Az egymással érintkezı felületek nem csúsznak el egymáshoz képest. – Lehetıség van olyan összeállítások modellezésére ahol a komponensek között csak a súrlódás teremt kapcsolatot – A merevtest szerő mozgás elkerülése érdekében nem szükséges további kényszerek megadása – Egyedi csatlakozó felületeket kezelhetünk súrlódás mentesen is – Mérés segítségével meghatározhatjuk, hogy fennáll-e a csatlakozó alkatrészek megcsúszásának veszélye
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Nemlineáris anyagok Nemlineáris (hiperelasztikus) anyagok kezelése a nagy deformációk tartományában A Mechanica támogatja a nemlineáris anyagok kezelését a nagy deformációk tartományában végzett analízisek során. Jelenleg az alábbi anyagmodellek is használhatók: – Arruda-Boyce – Mooney-Rivlin – Neo-Hookean – Polynomial form – Reduced polynomial form – Yeoh Ezek az anyagmodellek gumi és egyéb gumi jellegő elasztomerek vizsgálatára alkalmasak. Az anyagjellemzık megadása az anyagmodell paramétereinek megadásával, vagy egy mérési eredményre történı görbe illesztésével tehetı meg. Utóbbi esetben a rendszer automatikusan meghatározza az anyagmodell paramétereit. S&T UNITIS Magyarország Kft.
Képlékenység Nemlineáris anyagmodellek, képlékenység vizsgálata. Maradó alakváltozások.
Jelenleg az alábbi anyagmodellek használhatók: • Power Law • Linear Hardening • Exponential Law
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Elıfeszített analízisek Egyes szerkezetek merevsége a terheléstő ől is függ. - Például egy papírlap flexibilis, és nem képes szinte semmiféle teher megtartására, egészen addig amíg az élei mentén ki nem feszítjük.
Elıfeszített statikus analízis • A merevség meghatározásakor figyelembe veszi a terhelést Elıfeszített modális analízis • A sajátalakok és sajátfrekvenciák meghatározásakor figyelembe veszi a modellre ható terheléseket
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Lengéstani analízisek Számos berendezés vibrációnak kitett környezetben üzemel, ahol a mű űködés szempontjából a vibráció kulcsfontosságú szerepet játszik. Dynamic Time • A gerjesztı függvény a terhelés idıfüggvénye; tranziens vagy sokkszerő igénybevétel Dynamic Frequency • A gerjesztı függvény a terhelés frekvencia függvénye; jellemzıen forgó gépek esetén alkalmazható ahol a terhelés periodikus
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Lengéstani analízisek
Dynamic Random • Néhány esetben a gerjesztı függvény véletlenszerően változik. Például egy repülıgép terhelése turbulens közegben vagy egy jármő haladása az úton. Ugyanazon az útvonalon haladva más jármővek esetén is hasonló, de nem ugyan olyan gerjesztést tapasztalhatunk. – Bemenı adat a Teljesítmény Sőrőség Spektrum (PSD - Power Spectral Density) – Például egy motor vezérlı egységet tervezünk, és ismerjük a PSD függvényt a felfüggesztésnél. A PSD tartalmazza a motor, az út ..stb gerjesztı hatását. A Dynamic Random analízis pedig megadja a szerkezet válaszfüggvényét. Dynamic Shock • Szeizmikus gerjesztés hatásának vizsgálata
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Kompozitok vizsgálata a Pro/ENGINEER Advanced Mechanica segítségével
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Áttekintés Szálerısítéső laminált kompozitok Kompozit alkatrészek modellezése a Pro/ENGINEER-ben • anyagjellemzık • héj tulajdonságok • anyag orientáció • eredmények Egyszerő példa Áttekintés
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Mi a kompozit?
Két vagy több anyag kombinációja egy „jobb” anyag előállítása érdekében.
Példák: faág vályog beton üvegszálas hajótest
•
szén/műgyanta sporteszközök
•
szén/műgyanta űrtechnikai alkatrészek
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Kompozitok általános tulajdonságai
Miért használunk kompozitokat? – – – – – – –
Nagy fajlagos szilárdság Jó kifáradási jellemzık Kis hıtágulás Jól formázható Kis megmunkálási igény Alkatrészek, csavarkötések száma csökkenthetı egy konstrukción belül Jó csillapítási karakterisztika
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Szálerısítéső laminált kompozitok
Réteg •
•
Erős, merev szálak gyengébb mátrixba ágyazva •
Gyakran szén, kevlár vagy üvegszál
•
A mátrix leggyakrabban epoxy gyanta
Orthotróp anyagjellemzők
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Szálerősítésű laminált kompozitok
Laminált rétegek •
A rétegek egymásra fektetve és összeragasztva a gyártás során
•
A tulajdonságok függenek a rétegek sorrendjétől és jellemzőitől
•
Az eredő tulajdonságok meglehetősen összetettek
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Szálerősítésű laminált kompozitok
További rétegek?
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Kompozitok modellezése a Mechanica-ban
Nem bonyolultabb mint bármely szilárdsági probléma vizsgálata, de van néhány különbség… •
Anyagjellemzők
•
Héjak tulajdonságai
•
Anyag orientáció
•
Számítási megközelítés
•
Eredmények
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Anyagjellemzők Az anyag lehet: •
izotróp
•
transzverz izotróp
•
ortotróp
Törési kritériumok: •
maximális feszültség
•
maximális alakváltozás
•
Tsai-Wu
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Héjak jellemzıi Megadási módok •
Mechanikai jellemzőkkel
•
Rétegek sorrendjével
További lehető őségek •
rétegek jelölési rendszere
•
belső rétegek
•
könyvtárak
parametrizált vastagság és orientáció (optimalizáció) •
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Héjak jellemzői
A kompozit rétegek sorendjének, egyéb jellemzőinek áttekintése
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Anyag orientáció Az orientáció relatív megadása.. •
Parametrikus irány
•
Felületre vetített vektorral
•
Egységvektor segítségével
További orientáció megadása A 0º foknak megfelelő orientáció az 1es irányhoz van rendelve •
•
A megjelenítés automatikusan frissül
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Mérések és eredmények
Feszültség, alakváltozás, törési index •
Minden egyes rétegnél.. •
a réteg tetején
•
a réteg alján
Síkbeli és transzverz feszültség illetve alakváltozás Maximum a rétegben A WCS vagy lokális koordinátarendszerhez, illetve anyag orientációhoz képest
S&T UNITIS Magyarország Kft.
Egyszerő példa 0.005
Globális érzékenységvizsgálat •
0.004
Mi történik ha megváltoztatjuk az anyag orientációt? Alakváltozás
0.003
y
θ
x
εxx
0.002
0.001
0
εyy
1250 N T300/N5208, [+q / -q ]s
-0.001
E1 = 181 GPa E2 = 10.3 GPa n21 = 0.28 G = 7.17 GPa tply = 0.125 mm
-0.002 0
45
90
Orientáció szöge θ S&T UNITIS Magyarország Kft.
Egyszerű példa
Globális érzékenységvizsgálat
T300/N5208, [+q / -q ]s y
θ
x
Max feszültség Törési index
1,5
1
0,5
0 0
45
Orientáció szöge
90
θ
S&T UNITIS Magyarország Kft.
