Témata
Reklama

Modelování úloh z pružnosti a pevnosti v Comsol Multiphysics

06. 02. 2008

Comsol Multiphysics je program určený k řešení fyzikálních úloh metodou konečných prvků. Všestrannost programu, možnost využití víceprocesorových počítačů a jednoduchost postupu při definici úlohy si získává oblibu stále většího počtu uživatelů v oblastech, jako je přestup tepla, průmyslová chemie, kinetika chemických reakcí, dynamika tekutin, pružnost a pevnost, elektromagnetismus, optika a dalších.

O programu již byla na stránkách tohoto časopisu uvedena celá řada informací. Základem výpočtů v Comsol Multiphysics jsou geometrické modely, které uživatel vytváří přímo v grafickém prostředí programu nebo je lze importovat ze specializovaných CAD systémů. Kromě importu formátů CATIA, Pro/E nebo Autodesk Inventor může být Comsol Multiphysics on-line propojen s CAD systémem SolidWorks.

Typy úloh

Podívejme se nyní na typy úloh, které program Comsol Multiphysics umožňuje řešit v oblasti pružnosti a pevnosti s využitím volitelného modulu Structural Mechanics Module – je to rovinná deformace a rovinná napjatost, osově symetrické úlohy při řešení napjatosti, Mindlinovské desky, Eulerovy nosníky v rovině a ve 3D, příhradové konstrukce ve 2D a 3D, skořepiny, napjatost a deformace modelů z piezoelektrických materiálů.

Z hlediska analýzy řešené úlohy lze použít statickou lineární a nelineární analýzu, přechodové stavy, frekvenční odezvy, analýzu tlumení vlastních frekvencí a parametrickou analýzu. Řešit lze multifyzikální úlohy například se zahrnutím tepla, šíření zvuku v konstrukcích nebo proudění tekutin známé pod názvem Fluid Structure Interaction (FSI). Modely mohou být z ortotropního nebo anizotropního materiálu.

Při využití nelineárních materiálových modelů lze provádět elastoplastickou analýzu, pro hyperplastické materiály jsou použity teorie Mooney-Rivlin a Neo-Hookův model. Nelineární materiálový model může být zadáván také uživatelem. Comsol Multiphysics řeší modely s velkou deformací, kontaktní úlohy a modely s třením.

Reklama
Reklama
Reklama
Na obrázku je model příruby přichycené šrouby s předpětím. Hodnota předpětí je 80 % meze kluzu použitého materiálu. Tahová síla v přírubě se mění od 0 do 500 kN a její hodnota figuruje jako parametr při aplikaci parametrické analýzy. Protože je příruba osově symetrická, řešíme jenom její symetrickou část.
Na dalším obrázku je model háčku s pojistným perem. Zde je řešena 3D kontaktní úloha s využitím parametrického řešiče. Parametrem je měnící se poloha háčku, kdy se pro každou novou polohu počítá napjatost uvnitř posouvajícího se háčku.

Výpočetní prostředí a volitelné moduly

S programem Comsol Multiphysics lze pracovat i prostřednictvím výpočetního prostředí Comsol Script, které umožňuje modelovat úlohy z příkazového řádku. Tímto způsobem lze využít funkce pro výpočet únavy materiálu řešené konstrukce. Modul pro pružnost a pevnost (Structural Mechanic Module) obsahuje funkci pro vysokocyklovou životnost, kdy lze zadávat proporcionální zatížení s proměnnou amplitudou využitím Rainflowova počtu nebo neproporcionální zatížení s konstantní amplitudou. Výpočet nízkocyklové životnosti se provádí podle teorie SWT (Smith-Watson-Topper) zadáním příslušného parametru.

Spojení programu Comsol Multiphysics s dalšími volitelnými moduly např. z oblasti přestupu tepla, akustiky a dalšími vytváří se Structural Mechanics Module jednoduchým způsobem prostředí pro řešení rozsáhlých multifyzikálních úloh.

Distributorem produktů společnosti Comsol v České republice a na Slovensku je společnost Humusoft, s. r. o.

Ing. Karel Bittner

Humusoft

//www.humusoft.com

bittner@humusoft.com

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 80131
Datum: 06. 02. 2008
Rubrika: CD / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
Související články
Zvyšte potenciál svého 2D CAD softwaru!

Stále příliš mnoho firem přichází o své finanční prostředky tím, že sice využívají nové technologie, ale ty nezvyšují jejich celkový potenciál. V takovém případě pomůže aplikace DraftSight od Dassault Syst?mes. Pomocí tohoto softwaru lze spouštět stávající DWG soubory a vytvářet nové za zlomek nákladů oproti jiným CAD řešením.

Nové funkce pro automatizaci obráběcího procesu

Nová verze CAD/CAM softwaru TopSolidAM V7.13 přináší především jednodušší programování s funkcemi, které se velmi snadno používají. Výsledkem je úspora času, které lze dosáhnout díky novému vysoce výkonnému režimu analýzy kolizí a možnosti provádět řadu úloh zcela automaticky, což přináší celkově vyšší úrovně automatizace obráběcích procesů. V nové verzi najdeme i novou strategii najíždění, která zajistí vyšší životnost obráběcích nástrojů.

Simulace v konstrukci - klíč k inovacím

Dlouho zažitým paradigmatem v průmyslových společnostech je striktní rozdělení konstrukčního a výpočtářského oddělení. To je sice určeno pevnými historicky danými důvody, ale ty v současné době začínají pomíjet. Ve stále více společnostech mají konstruktéři možnost provádět průběžně již během konstrukce jednoduché analýzy a vývojový proces tím zefektivnit. Jak tento trend zachytit a být úspěšní v inovativních řešeních?

Související články
Aerospace - vlajkový průmysl s extrémními nároky

Letecký průmysl je ve Francii významným oborem, a tak není divu, že společnost Missler Software získala v této oblasti jedinečné zkušenosti díky spolupráci s většinou subdodavatelů v oboru. To ji spolu s tisíci díly obráběnými pomocí TopSolidCam řadí mezi špičky v leteckých technologiích.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Zlepšení produktivity navrhování a obrábění

O něco málo více než po roce je tu opět nová verze parametrického 3D modeláře Creo. Jak se povedlo vývojářům do již páté verze Creo zakomponovat požadavky trhu a jaké jsou hlavní směry inovací?

Příprava CAD modelu součásti pro výrobu

NC programátoři se velmi často potýkají s problémy týkajícími se různé kvality trojrozměrných modelů potřebné pro programování obrábění. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů.

Setkávání

Setkávání uživatelů konstrukčních a technologických softwarů má již dlouholetou tradici. Informace o novinkách, představení nejrůznějších tipů a triků, někdy i možnost si zasoutěžit a v neposlední řadě rovněž výměna zkušeností v neformální atmosféře patří k hlavním bodům programu takovýchto akcí.

Letadlo poháněné sluneční energií vyrazilo na cestu kolem světa

Solar Impulse je projekt mající za cíl vyrobit letadlo poháněné sluneční energií, které dokáže obletět Zemi. Letoun je dílem švýcarského psychiatra a vzduchoplavce Bertranda Piccarda, jednoho z pilotů prvního balonu, který obletěl celý svět bez jediné přestávky, a švýcarského inženýra a podnikatele Andrého Borschberga. Vývoj zastřešuje polytechnika v Lausanne a podílí se na něm několik desítek specialistů.

Konstrukce i technologie snadno, rychle a bezpečně

CAD/CAM systém TopSolid verze 7.9 přináší v návaznosti na technologickou část další rozšíření možností v oblasti obecné konstrukce.

Softwarový simulátor stavebního stroje nahrazuje nákladné prototypy

Vývoj stavebních strojů bývá spojen se stavbou fyzických prototypů nových zařízení. Ty však vyžadují vysoké finanční náklady a množství času. Efektivní řešení dnes nabízejí softwarové simulátory. Společnost Volvo Construction Equipment zařadila do vývoje simulátor „human-in-the-loop“, který vyvinula v nástrojích Matlab a Simulink firmy MathWorks.

Softwarové řešení pro přípravu NC programů

Firma FANUC nabízí možnost rozšíření svých CNC řídicích systémů o grafické programovací prostředí nazvané Manual Guide i.

Od správy nástrojů po simulaci NC programů

V oblasti integrované správy nástrojů u společnosti KHS hraje software pro správu nástrojových dat TDM zásadní úlohu. Tento software zde byl zaveden před čtyřmi lety a v současné době poskytuje 3D modely nástrojů a nástrojová a technologická data pro NC programování, simulaci výroby, seřizování nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.

CAM pro CMM

V posledních letech se ve strojírenství stále více dbá na přesnost výroby a tím i na kvalitu a efektivnost měřicího procesu. Měřicí proces dnes zasahuje i do různých stadií výroby, nejen do závěrečného procesu kontroly výrobku.

Racionalizace obráběcích operací s podporou CAD/CAM systému

V roce 2010 společnost Montupet zahájila výrobu na nové obráběcí lince v Laigneville ve Francii s cílem optimalizovat výrobu hlav spalovacích motorů a dalších slévárenských dílců pro automobilový průmysl. Mladý tým zkušebního centra pro podporu a vývoj technologií, který se v průběhu let rozrostl ze dvou na deset lidí, si vybral Missler Software jako ideálního partnera na pomoc při racionalizaci pracovních procesů ve svých závodech. TopSolid CAD a CAM jsou velmi vhodné pro systemizaci procesů obrábění a přesné zdokumentování jednoho každého výrobního postupu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit