Mechanika s Inventorem 3. Obecný postup MKP analýzy Petr SCHILLING, autor přednášky Ing. Kateřina VLČKOVÁ, obsahová korekce Tomáš MATOVIČ, publikace

Obsah přednášky: Schéma obecného postupu MKP studie 3 Volba výpočtové studie 4 Příprava modelu (preprocessing) 5 Řešení (solution) 6 Interpretace a kontrola výsledků (postprocessing) 7 Výstupy a závěrečná diskuse 15

Schéma obecného postupu MKP studie: Postup MKP studie

Volba výpočtové studie: volba typu analýzy – dle zadání analýzy: statické, teplotní, modální, dynamické, lineární atd. volba CAD geometrie: součást či sestava případné využití symetrie – pokud vlastnost geometrie obsahuje Autodesk Inventor 11 Professional pevnostní analýza – lineární analýza modální analýza – vlastní frekvence

Příprava modelu (preprocessing) importování geometrického modelu – podpora přenosových formátů přiřazení materiálových vlastností – materiálové modely vygenerování sítě konečných prvků – matematická interpretace 3D geometrie (CAD dat) definice okrajových podmínek – zatížení a vazby Autodesk Inventor 11 Professional podpora nativních souborových formátů knihovna materiálů i definice vlastních materiálů elementem kvadratický tetrahedron či hexahedron okrajové podmínky

Řešení (solution) nejpohodlnější část analýzy soustavy algebraických rovnic (řádově tisíce) na místo diferenciálních neznámé těchto rovnic představují parametry řešeného fyzikálního problému elastický model – posuvy (deformace), teplotní pole – teplota profesionální FEM aplikace – volba řešiče – dnes nejčastěji iterační součástí řěšičů – algoritmy kontroly vlastních výpočtů Autodesk Inventor 11 Professional řešič ANSYS

Interpretace a kontrola výsledků zásadní část MKP analýzy – požadovaný výstup matematické řešení – velké množství dat bez grafické interpretace obtížně hodnotitelné Zaměření na oblasti: problematické (slabá stěna, poddimenzování atd.) s přebytkem materiálu (malá nebo nulová napětí) výkonové charakteristiky modelu (vibrace)

Interpretace a kontrola výsledků velké FEM aplikace – postprocessory často končí vyhodnocením únavy a životnosti výsledky zobrazeny na 3D geometrii barevné isoplochy zvolené veličiny Autodesk Inventor 11 Professional ekvivalentní napětí maximální hlavní napětí minimální hlavní napětí deformace koeficient bezpečnosti

Interpretace a kontrola výsledků Autodesk Inventor 11 Professional Ekvivalentní napětí trojrozměrný stav napjatosti trojrozměrná napětí vznikají v mnoha směrech – shrnuta pod pojem ekvivalentní napětí metody výpočtu hodnot napětí: Teorie von Mises (MHM) – maximální redukované napětí Teorie Tresca – maximální smykové napětí Mohr – Coulombova podmínka redukovaného napětí Maximální tahové napětí

Interpretace a kontrola výsledků Autodesk Inventor 11 Professional Maximální hlavní napětí Nekonečně malý objem materiálu v libovolném bodě uvnitř i na povrchu pevného tělesa lze otáčet tak že zůstanou zachována pouze normálová napětí. Všechna smyková napětí mají v této poloze nulovou hodnotu. normálová napětí za těchto podmínek = hlavní napětí hodnota napětí kolmého (normálového) k rovině nulového smykového napětí maximální napětí v tahu vzniklé v návrhu (výpočtové studii) za daných podmínek zatížení

Interpretace a kontrola výsledků Autodesk Inventor 11 Professional Minimální hlavní napětí Nekonečně malý objem materiálu v libovolném bodě uvnitř i na povrchu pevného tělesa lze otáčet tak že zůstanou zachována pouze normálová napětí. Všechna smyková napětí mají v této poloze nulovou hodnotu. normálová napětí za těchto podmínek = hlavní napětí hodnota napětí kolmého (normálového) k rovině nulového smykového napětí maximální napětí v tlaku vzniklé v návrhu (výpočtové studii) za daných podmínek zatížení

Interpretace a kontrola výsledků Autodesk Inventor 11 Professional Maximální a minimální hlavní napětí

Interpretace a kontrola výsledků Autodesk Inventor 11 Professional Deformace míra přetvoření objektu způsobená zatížením výsledky interpretovány barevnými isoplochami zobrazujícími velikost deformace vůči původnímu (nedeformovanému) tvaru modelu zobrazen deformovaný tvar modelu po řešení určení míst deformací určení zatížení odpovídající předepsané deformaci

Interpretace a kontrola výsledků Autodesk Inventor 11 Professional Koeficient bezpečnosti poměr mezi maximálním dovoleným napětím a ekvivalentním napětím upozorňuje na oblasti možných problémů zobrazení oblastí, které zřejmě nevydrží výpočtovou studií předepsané zatížení opět interpretují barevné isoplochy většina konstruktérů volí (2 ÷ 4) – důvodem možnost většího zatížení

Závěrečná diskuse, dotazy Výstupy přednášky a závěrečná diskuse vysvětlení postupu obecné MKP studie upřesnění možností aplikace Autodesk Inventor 11 Professional popis správné interpretace výstupů výpočtových studií Závěrečná diskuse, dotazy