Van strategie tot productie
SolidWorks Simulation Dolf Broekaart Manager Simulation
Van strategie tot productie
Wilt u bepalen of uw product kapot gaat? Voer dan meerdere test berekeningen uit Gaat dit product kapot door: • • • • • • •
Eenmalige Overbelasting? Herhaalde Overbelasting? Impact belasting Dynamische belasting? Trilling? Vermoeiing? Temperatuurinvloeden?
• Of een combinatie van alles?
Van strategie tot productie
Complete SolidWorks Simulation Portfolio Simulation
Flow Simulation
Plastics
Sustainability
Sustainability
Simulation Professional
Flow Simulation
Plastics Professional
Simulation Premium
Electronic Cooling
Plastics Premium
HVAC
SolidWorks Simulation
Van strategie tot productie
Simulation Professional
Simulation Premium
Static
Frequency
Buckling
Thermal
Optimization
Nonlinear
Time History
Harmonic
Motion
Event-based Motion
Fatigue
Pressure Vessel
Drop Test
Composites
Random Vibration
Response Spectra
Van strategie tot productie
SolidWorks Flow Simulation Flow Simulation Internal & External
Laminar & Turbulent
Heat Transfer
Electronics Cooling Module Rotating Components
Heat Pipes
Joule Heating
Two Resistor Component
PCB Generator
Extended Engineering Database
Compressible
NonNewtonian
Coupled Multiphysics
Timedependent
HVAC Module Advanced Radiation
Comfort Parameters
Tracer Study
Extended Engineering Database
SolidWorks Plastics Plastics Professional (Mould Flow) Filling
Weldlines
Short Shots
Airtraps
Multiple Gates
Van strategie tot productie
Plastics Premium (Mould Flow+Pack) Valve Gates Gas-Injection
Multiple Cavity
Runner Balancing
Multishot & Co-Injection
Inserts & Overmolding
Sink Marks & Shrinkage
Cooling Time
Fiber Analysis
SolidWorks Sustainability SustainabilityXpress
Van strategie tot productie
Sustainability
Analyze Parts
Fully integrated
Find Similar Material
Detailed Comparison
Analyze Assemblies
Assembly Visualisation
Built to Last
Use phase energy
Reports
Recycled Materials
Real-time Dashboard
Set & import baselines
Custom Transport
Custom Mfg process
Custom EoL
Evaluate Configurations
SolidWorks Simulation
Van strategie tot productie
Static analysis, wat is dat..?
Een statische berekening gaat uit van 4 aannames: • De materialen zijn linear • Vervormingen zijn klein • Belastingen worden langzaam aangebracht en veranderen niet van richting tijdens de belasting of in de tijd • Contacten veranderen niet tijdens de simulatie
Van strategie tot productie
SolidWorks Simulation Premium Static analysis, wat is dat..? Lineare berekening > lineair verband
“wordt de kracht 3x zo groot, dan wordt ook de vervorming 3x zo groot”
Van strategie tot productie
SolidWorks Simulation Premium Non-Lineare analysis, wat is dat..?
Met Non-Lineare simulatie kunnen we de volgende zaken berekenen: • De materialen kunnen Non-linear zijn. (kunststoffen, rubbers, verenstaal enz) • Vervormingen mogen groot zijn • Belastingen mogen snel worden aangebracht of zelfs veranderen in de tijd • Contacten mogen veranderen in de tijd (klik trough of snap through mechanismen)
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten De achtergrond
Large Chunky Structures
Solid Element
Sheet Metal or Thin Walled Structures Shell Element
Structural Members Beam/Truss Element
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Waarom andere elementen zoals shells? Dunwandige producten als plaatwerk Kleine solid elementen teveel elementen Grote solid elementen slechte kwaliteit Kwaliteit van mesh bepalen via aspect ratio. Shell elementen worden gebruikt voor dunne modellen (6 DOF per node) • Shell elementen leveren goede resultaten met minimale resources • • • •
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Waarom andere elementen zoals beams? • • • • • • • • • •
Wat als we een profiel willen meshen? Solid Elementen: Te veel elementen. Shells: Nog steeds veel DOF en meer voorbereiding Beam elementen kunnen goed worden toegepast Beam theorie bied accurate antwoorden Een beam element heeft 2 nodes. Iedere node heeft 6 DOF (3 translations & 3 rotations). Constant, getaperde of curved sectie Basis vormen in solid bodies kunnen behandeld worden als beams. SolidWorks Simulation krijgt de sectie eigenschappen automatisch. Mogelijkheden tot het bekijken van buigend moment & afschuiving diagrammen.
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten
Waarom andere elementen zoals planar elements? •
Bij axi-symmetrie zoals pressure vessel. – – – –
•
Bij lange profielen met gelijkwaardige condities over de lengte van het profiel. (Plane strain) –
•
Het element ziet eruit als:
Bij dunne platen. (Plane stress) –
•
Een doorsnede representeert het gehele model Een soort shell element wordt gebruikt. Iedere node heeft 2 DOF. Het element ziet eruit als: Resultaten zijn axi-symmetrisch
Het element ziet eruit als:
In bovenstaande gevallen zijn 2D elementen een enorme tijdswinst
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Mesh dichtheid en resultaten
Convergentie – Hoeveel wijzigt de stresss met het incrementeel verfijnen van de mesh ? – Gebruik een logische verfijning in de mesh zodat resultaten juist te interpreteren zijn en controle kan plaatsvinden op convergentie
5 mm 68 MPa
10 mm 66 MPa
3 / 1 mm 80 MPa
5 / 2 mm 71 MPa
∆=3% Von Mises Stress (MPa)
•
∆=4%
3 / .5 mm 80 MPa
∆=12%
∆=0%
80 ∆=21% 70 60
10
5
5/2
3/1
3 / 0.5
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Mesh dichtheid en resultaten
• De kwaliteit van de resultaten is afhankelijk van de fijnheid van de mesh σ Resultaten kunnen vergeleken worden zolang men dezelfde mesh grootte gebruikt Aantal elementen
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Nauwkeurigheid van de Simulatie Groffe Mesh: 1773 nodes
Sol. Time: 2 sec. Max. Stress: 25.8 ksi
Gemiddelde Mesh: 7009 nodes
Sol. Time: 5 sec. Max. Stress: 27.8 ksi
Fijne Mesh: 16,107 nodes
Sol. Time: 10 sec. Max. Stress: 27.6 ksi
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Nauwkeurigheid van de Simulatie
• Minder elementen rekenen sneller. • Meer elementen geven nauwkeurigere resultaten – De uitdaging is het vinden van de balans tussen deze twee
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Evalueren van de Simulatie
• Nauwkeurigheid & precisie van de simulatie wordt bepaald door de gebruiker tijdens het creeren van de studie. – – – – – –
Mesh Materiaal eigenschappen Belastingen Inklemmingen Analyse keuze Model Geometrie
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Evalueren van de Simulatie
• Mesh grofheid, modellering onnauwkeurigheden en slecht gedefinieerde belastingen en inklemmingen kunnen resulteren in lokale onnauwkeurigheden en slechte convergentie. • Deze zaken dienen gecorrigeerd te worden wanneer het gebied belangrijk is, of kan genegeerd worden als er geen effect is op deze belangrijke gebieden.
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Evalueren van de Simulatie
• Het plotten van diverse views en waardes kunnen de gebruiker helpen om complex gedrag te kunnen begrijpen. • Animaties zijn erg bruikbaar hulpmiddellen om vorm veranderingen te kunnen bestuderen. • Maak gebruik van specifieke views om het bekijken van resultaten door andere gebruikers voor te bereiden.
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Wat u beslist moet weten?
• Alle resultaten zijn op hun best, benaderingen van werkelijk gedrag • FEA eist van de gebruikers dat zij een goed begrip hebben van de processen om succes te kunnen bereiken • FEA is gemakkelijk, maar nooit “automatisch“ • Sommige uitdagingen die we tegenkomen in onze industrie zijn onmogelijk of zeer omslachtig om op te lossen met FEA • SolidWorks Simulation is een FEA oplossing, specifiek ontworpen voor qualitatieve analyse voor de gemiddelde engineer; de SolidWorks gebruiker
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Veel voorkomende uitdagingen •
Het verkrijgen van juiste materiaaleigenschappen kan tijdsintensief en complex zijn
•
Diverse bronnen kunnen geraadpleegd worden zoals internet, diverse engineering en wetenschappelijke handboeken, en uiteraard het (laten) testen van monsters of samples – Deze vorm van testen kan gedaan worden door diverse instituten, educatieve instellingen en commerciele instellingen
•
Matweb.com / Materiality.com / Jahm.com / Campus.de / TNO / TU Delft / TU Twente / Thales / Tue / etc
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Veel voorkomende uitdagingen •
Bepaal of het model dat gebruikt wordt voor de simulatie, voldoende nauwkeurig is om accurate resultaten te kunnen bereiken. •
Zijn de belangrijke gebieden voldoende nauwkeurig gemodelleerd?
•
Zijn er gebieden die we kunnen negeren / weglaten?
•
Vaak zijn modellen te gedetailleerd voor de benodigde simulaties, of dienen juist opnieuw gedefinieerd te worden om accuraatheid te kunnen garanderen.
Volledig model
versimpeld model
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Veel voorkomende uitdagingen Sharp Corner
Results do not converge
With Fillet
Results converge
Max Stress around Hole Area
•
Convergentie kan beperkt worden door geometrie, belastingen of inklemmingen.
•
Dit kan zorgen voor oneindig hoge stress in de buurt van scherpe hoeken of fixed inklemmingen. Dit noemen we Singularities.
•
Scherpe hoeken en inklemmingen dienen te worden aangepast om singularities te voorkomen en convergentie te kunnen bereiken.
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Hoe accuraat zijn de antwoorden? Verificatie uitdagingen en benchmarks worden meegeleverd met de software: Help > SolidWorks Simulation > validation > verification problems & NAFEMS Benchmarks •
•
Antwoorden uit de software komen overeen met geverifieerde theoretische en praktische zaken
•
Duizenden uitdagingen zijn gebruikt voor het testen
•
De resultaten van diverse simulaties zijn geverifieerd met praktijkmetingen.
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Richtlijnen – inzicht vs nauwkeurigheid? •
All simulatie resultaten (gegenereerd door experts of gemiddelde gebruikers) zijn slechts zo goed als de volgende aannames: – Geometrie • Hoe goed representeerd de geometrie alle werkelijke onderdelen? • Is het CAD model 100% gelijk aan het geproduceerde model? – Loads/Restraints • Kan de praktijktest enigzins benaderd worden? • Weten we daadwerkelijk wat de belasting is? – Material Properties • Zijn alle elastische en plastische eigenschappen bekend? • Weten we wanneer het product in de praktijk faalt? – Physics • Reageert het materiaal linear over de gehele strain-range? • Zijn er tijdsafhanklijke, vermoeiing, trilling, demping of andere dynamische effecten?
•
De praktijkervaring – Het verschil tussen een expert en een gemiddelde engineer is dat de expert alle bovenstaande vragen in kaart brengt voordat er begonnen wordt met de simulatie.
Van strategie tot productie
De juiste interpretatie van resultaten Conclusie •
Zorg voor het gebruik van de juiste materiaaleigenschappen, zeker voor Non-Lineare Simulatie
•
Zorg voor juiste aannames van krachten en inklemmingen (Fixed Inklemming is zelden de juiste)
•
Zorg dat de mesh nauwkeurig genoeg is voor wat er onderzocht dient te worden
•
Leer resultaten te interpreteren en doe ervaring op door het vergelijken van uw simulation resultaat met een prototype
•
Een SolidWorks model opgezet voor productie is niet altijd geschikt voor Simulatie
•
SolidWorks Simulation vervangt niet alle prototypes, maar het verminderd het aantal prototypes dat nodig is om te komen tot het beste product
Tips & Tricks
Het kiezen van de juiste solver? •
•
Direct Sparse bij voldoende RAM en meerdere CPUs: – Bij modellen met No Penetration contact, en in het bijzonder bij het aanzetten van friction effects – Bij het simuleren van onderdelen met erg uiteenlopende materiaalcondities – Bij het simuleren van modellen when solving models where incompatible mesh is bonded using constraint equations. FFEPlus voor andere gevallen
Memory gebruik: – Sparse solver: 500Mb RAM voor iedere 100,000 DOF – FFEPlus: 50 Mb RAM voor iedere 100,000 DOF
Van strategie tot productie
Tips & Tricks
Van strategie tot productie
Simulation Cleaning utility • Fixt corrupte files • Verse start • Verkleint de filesize
Te vinden in C:\Program Files\SolidWorks Corp\SolidWorks\Simulation\Utilities Lees ook de bijgevoegde help file
Tips & Tricks
Van strategie tot productie
Hydrostatische druk, hoe doen we dat? 1.
Creeer het juiste Coordinaat system (Y-positief naar beneden)
2.
Pas een normal pressure toe
3.
Selecteer het gecreeerde coordinaatsysteem
4.
In het pressure value field, vul het product in van de vloeistof’s massa dichtheid (1000 kg/m^3 for water) bij een zwaartekracht (9.81m/s^2 at sea level) = 9810 N/m²
5.
Vul 1 for the coefficient Y en 0 voor alle 5 andere waarden
Tips & Tricks
Van strategie tot productie
Massa & zwaartepuntlocatie bij surface modellen? • Hoe kunnen we bepalen wat de locatie is van het zwaartepunt bij een model met surface bodies en remote masses? • Creeer een statische studie, zet zwaartekracht aan als load en run de simulatie. • Open de .OUT file in de results directory ------------------------------------------------------------------------| M A S S M O M E N T I N F O R M A T I O N | |-----------------------------------------------------------------------| |MASS 0.274295E+01 |VOLUME 0.174502E-03 |WEIGHT 0.269084E+02 | |-----------------------------------------------------------------------| | MASS MOMENT OF INERTIA W.R.T. C.G. | |-----------------------------------------------------------------------| |IX 0.102662E+00 |IY 0.104314E+00 |IZ 0.104240E+00 | |-----------------------------------------------------------------------| | CENTER OF GRAVITY | |-----------------------------------------------------------------------| |CGx 0.364588E-01 |CGy 0.209408E-01 |CGz -0.364587E-01 | |-----------------------------------------------------------------------|
Van strategie tot productie
Tips & Tricks
Softspring vs Inertial relief bij onvoldoende ingeklemde modellen? •
1ste keus – Probeer altijd het model voldoende in te klemmen – Maak gebruik van symmetrie wanneer mogelijk
Mesh Adds Stabilized by Use when
Soft Springs node-to-ground springs
Inertial Relief Non uniform acceleration
F=KX
F=MA
unrestrained directions with no applied load No penetration contacts
∑F = 0
Shrink fit
Tips & Tricks Werkmethodiek
Van strategie tot productie
Van strategie tot productie
Workshops SolidWorks Simulation
Probeer de SolidWorks Simulatie Tools onder begeleiding
Van strategie tot productie
Mogelijkheden Evalueren SolidWorks Simulation • SolidWorks Simulation Professional • SolidWorks Simulation Premium • SolidWorks Flow Simulation • SolidWorks Motion Simulation • SolidWorks Event Based Motion • SolidWorks Sustainability • SolidWorks Plastics Professional • SolidWorks Plastics Premium Neem contact op met mij voor het opstarten van een evaluatie procedure >
[email protected]
Van strategie tot productie
Beyond SolidWorks Simulation
SIMULIA Abaqus voor complexe vraagstukken Blast loading
Deep drawing Metal rolling Bottle drop
Blow molding
Bottle conveying system
Energy absorption
Vragen
Van strategie tot productie
?
Van strategie tot productie
Dank u wel
Dolf Broekaart Manager Simulation 06-24338414
[email protected]
