на главную страничку  


















 
02. 11. 2012

Комплексное проектирование в Autodesk Inventor - моделирование, динамический и прочностной анализ.

Павел Плащевский
Paul@arcada.com.ua

После докладов на семинарах по Autodesk Inventor очень часто задают вопросы о возможности использования в процессе проектирования изделий данных из других систем САПР. Времени при этом остается только на короткий ответ, в котором невозможно полностью раскрыть данную тему. А актуальность этого вопроса постоянно возрастает, так как уже многие предприятия в процессе выполнения проектов обмениваются не только 2D-чертежами, но и 3D-моделями. И, конечно J, применяя при этом различные системы САПР. Да и внутри одного предприятия нередко разные подразделения используют разные САПР – самое распространенное объяснение этому: так исторически сложилось

Рассмотрим подробнее, как можно использовать в Inventor 3D-модели из других САПР, что в результате получается и как с этим бороться.

Воспользуемся для этого моделью ножниц из офисного набора выполненную в SolidWorks, которую мне удалось найти в Internet.

Итак, с помощью команды Открыть, которая имеет настройку на все современные САПР (Рис. 1), открываем данную сборку.

Рис. 1. Настройка на открытие разных типов файлов.

 

В результате данного действия получаем 3D-модель ножниц (Рис. 2):

Рис. 2. Открытая 3D-модель ножниц.

 

Важнейшим вопросом при этом является: какая информация передалась, а какая – не передалась при открытии 3D-модели SolidWorks. На Рис. 2 хорошо видно, что передалась геометрия деталей и структура сборки. Не передались – параметризация деталей (дерево построения) и сборочные зависимости. Кроме этого – есть еще нюансы, которые следует учитывать при дальнейшей работе с этой сборкой. Так как отсутствуют сборочные зависимости – разнесем детали методом перетаскивания – Рис. 3.

Рис. 3. Разнесенные детали сборки.

 

Обратим внимание, что стандартный компонент – винт (в браузере прописан номер ГОСТа), при передаче преобразован в оригинальную деталь. Заменим его на стандартный из Библиотеки компонентов. Для этого откроем его в отдельном окне и определим диаметр и длину (Рис. 4).

 

 

Рис. 4. Определение размеров винта.

 

Согласно полученным значения заменяем данный винт на стандартный требуемого типоразмера из Библиотеки компонентов (Рис. 5)

Рис. 5. Вставка винта из Библиотеки компонентов.

 

Теперь откроем в отдельном окне деталь “Втулка”. Хорошо заметно, что резьба не передалась и в результате получено гладкое отверстие. Возможность редактирования непараметрических деталей обеспечивается технологией Fusion. Данный модуль может быть использован автономно, а может – как приложение к Inventor. Воспользуемся вторым вариантом и загрузим Fusion, в котором не представляет труда удалить отверстие (Рис. 6) и, закрытием приложения, возвращаем отредактированную деталь в Inventor.

Рис. 6. Метод прямого редактирования в Fusion.

 

 

Теперь инструментарием Inventor выполняем резьбовое отверстие (Рис. 7).

 

Рис. 7. Построение резьбового отверстия.

 

Для последующего получения корректной спецификации, необходимо при работе с деталями заполнить Свойства Inventor - закладки Проект и Физические (Рис. 8). В качестве материала выбираем – Сталь нержавеющая, 440С.

Рис. 8. Заполнение Свойства Inventor.

 

С помощью сборочных зависимостей собираем изделие. При этом всегда надо стремиться использовать их оптимальным образом, например, собирая лезвия использовать не две зависимости – Совмещение граней и осей отверстий, а одну – Вставка.

Далее открываем чистый лист чертежа и размещаем на нем необходимые проекции. Используя инструментарий раздела Пояснения (ESKD), оформляем чертеж: наносим на проекции требуемые размеры, номера позиций и спецификацию (Рис. 9).

Рис. 9. Получение чертежа.

 

Важнейшим вопросом является получение разнообразной эксплуатационной документации: инструкций по сборке, по обслуживанию и т.п. Для этих целей необходимо получить “взорванные” виды. Для этого создаем новый файл Схема, переносим в него данную модель и сдвигаем (автоматически, или вручную) компоненты. После чего получаем анимацию сборки-разборки изделия. (Рис. 10) Также проекцию данного “взорванного” вида можем разместить на отдельном листе, или на сборочном чертеже. (Рис. 9)

Рис. 10. “Взорванный” вид.

 

Рассмотрим расчетные возможности Inventor. Для этого переходим на ленте в раздел Среды и выбираем на панели Начало вкладку Динамическое моделирование . В браузере среды динамического моделирования отображается текущая структура модели. Все детали сборки разделены на две группы: Фиксированные и Подвижные. Сборочные зависимости сформировали соединения между деталями (Рис. 11).

Рис. 11. Структура среды динамического моделирования.

 

Необходимо задать условие наличия силы тяжести, указав направление действия силы, проконтролировав при этом величину ускорения свободного падения (Рис 12).

Рис.12. Задание силы тяжести.

 

Зададим также дополнительную силу, действующую на модель, указав точку приложения, направление и величину (Рис. 13).. При этом в браузере отображается объект добавленной нагрузки – силы.

Рис. 13. Задание действующей силы.

 

Усложним немного расчетную модель, добавив соединение типа “Пружина” между ручкам ножниц. Для этого указываем точки на деталях, соединяемые пружиной (Рис. 14).

Рис. 14. Добавление соединения типа “Пружина”.

 

Зададим ее динамические характеристики: жесткость – 0,1 Н/мм, свободную длину – 20 мм, демпфирование – 0,0005 Н с/мм (Рис. 15).

Рис. 15. Задание динамических характеристик пружины.

 

Обращаю внимание, что данная пружина является компонентом среды динамического моделирования, а не конструктивным элементом и служит для выполнения динамического анализа.

 

На панели ”Симулятор” задаем время окончания и шаг анимации динамической модели, запускаем анимацию (Рис. 16).

Рис. 16. Задание параметров анимации.

 

Для просмотра результатов отображаем окно графиков контролируемых физических параметров модели и указываем контролируемые параметры: траекторию, скорость, ускорение, а также выберем точку на подвижной детали, для которой будет проводиться мониторинг параметров (Рис. 17).

Рис. 17. Указание контролируемых параметров.

 

В итоге получаем графики указанных параметров за период моделирования.

Важнейшим результатом проделанной работе является то, что полученные данные динамического моделирования могут служить исходными данными для последующего прочностного расчета. Выберем момент времени (0 c) и выполним экспорт результатов динамического моделирования в среду анализа напряжений (Рис. 18).

Рис. 18. Результаты динамического моделирования.

 

При этом следует дополнительно указать поверхности деталей, на которые оказывается силовое воздействие (Рис. 19).

Рис. 19. Указание несущих поверхностей.

 

Запустив процесс динамического моделирования, осуществляем экспорт результатов (Рис. 20).

Рис. 20. Экспорт в АМКЭ.

 

Завершаем динамическое моделирование и переходим в среду анализа напряжений . При этом на ленте отображается большой набор инструментов данного раздела (Рис. 21).

Рис. 21. Лента среды анализа напряжений.

 

Для начала работы в данной среде необходимо создать новое моделирование и импортировать результаты динамического моделирования, указав тип моделирования: Анализ нагрузок движения (Рис. 22).

Рис. 22. Создание нового моделирования АМКЭ

 

В структуре браузера и рабочей области отображаются нагрузки, возникающие в модели, в указанный момент времени. При проведении анализа возможно переопределение материала деталей (Рис. 23). Редактор стилей позволяет ознакомиться с физическими характеристиками различных материалов.

Рис. 23. Переопределение материалов.

 

Устанавливаем параметры конечно-элементной сетки и запускаем процесс моделирования анализа напряжений .

Через некоторое время в рабочей области отображается картина напряжений выбранной для анализа детали (Рис. 24).

Рис. 24. Результат анализа напряжений.

 

По результатам анализа напряжений формируется отчет в html-формате (Рис. 25).

Рис. 25. Отчет по анализу напряжений.

Таким образом, реализованный в Autodesk Inventor принцип единого цифрового прототипа позволяет максимально удобно использовать данные из других систем САПР, выполнить корректировку оригинальных и стандартных деталей, оформить различную техническую документацию, выполнить динамическое моделирование и анализ напряжений. Все это служит одной цели – разрабатывать проекты в кратчайшие сроки и с высоким качеством.

Cкачать статью (doc/3,4 Mb)

Cкачать модель (zip/4,1Mb)






  обратная связь