Dynamická simulace Inventoru – úvod

Pro začátek je vhodné zmínit, že simulační prostředí Inventoru je k dispozici pouze pro verzi Professional. V základní verzi Inventoru jej bohužel nenaleznete.

Prostředí dynamické simulace je jedno z prostředí Inventoru poskytujícím možnosti analýz či simulací vytvořených modelů. Druhé hlavní prostředí je Pevností analýza. Ta je zde již popsána v jiném seriálu. Pevnostní analýza slouží k zjišťování vnitřních výsledných silových účinků těles a sestav. Dynamická simulace naopak bere tato tělesa jako absolutně tuhá a řeší pouze jejich pohyb a vzájemné interakce mezi nimi. Již z toho vyplívá první omezení – prostředí dynamické simulace je k dispozici pouze pro sestavy (obr. 1). Nelze tedy analyzovat jednotlivou komponentu (prostředí souboru *.ipt), což je na druhou stranu i poměrně logické, pokud mluvíme o interakci vícera těles.

Obr. 1 – V prostředí komponenty (ipt) není prostředí dynamické simulace k dispozici

Dynamická simulace vyšetřuje dynamické veličiny mechanismů a je částí mechaniky, která se zabývá pohybem hmotných těles a tedy veličinami spojenými s dynamikou pohybu. Základní veličiny, jež můžou do simulace vstupovat a také být použity jako počáteční podmínky jsou následující:

Dráha(poloha), Rychlost, Zrychlení, Síla, Moment

K těmto můžeme ještě doplnit další jako např. Úhlová dráha a rychlost, dostředivé zrychlení.

Hmotnost tělesa jako taková většinou do zadání ani výsledků nevstupuje (resp. ji uživatel nezadává), jelikož je dopočtena Inventorem ze zadané geometrie a materiálu. Zde je tedy nutno zdůraznit, že materiály musí být korektně nastaveny.

Pro správné vyhodnocení a prvotní odhad správnosti řešení je nezbytné znát povahu veličin. Připomeňme si tedy alespoň základní vztah mezi polohou, rychlostí a zrychlením:

Tab. 1 – závislost kinematických veličin na čase pro různé typy pohybu

Při vykreslování například volně padajícího tělesa to v praxi znamená, že v diagramu závislosti zrychlení na čase bude poloha znázorněna vodorovnou úsečkou – konstantou. V diagramu závislosti rychlosti na čase bude úsečka skloněná – rychlost při volném pádu lineárně narůstá. Pro polohu bude tedy platit, že křivka bude část paraboly (obr. 2). 

Obr. 2 – ukázka výstupu tří základních kinematických veličin pro rovnoměrně zrychlený pohyb

Typickými příklady využití dynamické simulace Inventoru tedy může být následující:

• Vyšetření polohy, rychlosti a zrychlení bodu, který je součástí tělesa, jež je součástí mechanismu, pokud je jiná část mechanismu podrobena nucenému pohybu (například motorem). Ukázkou k tomu může být například vyšetření pohybu klikového mechanismu.
• Zjištění síly ve spoji – Pokud jsou v mechanismu čepy, tak lze zjistit, jak se rozkládají síly a jaká síla konkrétně působí na daný čep.
• Vyšetření trajektorie pohybu bodu – Kamkoliv na mechanismus lze umístit bod, který dokáže v prostoru vykreslit svou křivku pohybu.
• Zjištění neznámé síly pro rovnováhu mechanismu – V určitém bodě mechanismu lze zadat sílu o neznámé velikosti. Inventor poté určí tuto velikost tak, aby při její aplikaci byl mechanismus v rovnováze a nepohyboval se.

Závěr

Tento článek byl spíše jen teoretickým úvodem k dynamickým simulacím a teoretickým znalostem. V příštích článcích se podíváme na některé z uvedených příkladů konkrétně.