Autodesk Simulation – kontakty

Při analýze jednotlivého tělesa je nezbytné přiřadit alespoň jednomu bodu sítě pevnou vazbu, nebo obdobným způsobem, např. pomocí kombinace více vazeb těleso zafixovat ve všech osách. Vazba svým způsobem definuje vztah a povahu chování tělesa vůči fixnímu souřadnému systému. Pokud se ovšem začneme zabývat analýzou sestav, čili vícera komponent pohromadě, tak se takovéto vztahy musí definovat i vzájemně mezi tělesy. I u reálné sestavy lze většinou říci, které komponenty se vůči sobě mohou vzájemně pohybovat a které jsou naopak zafixovány (přilepeny, přivařeny, přišroubovány…)

V dnešním příkladu začneme se sestavou tří jednoduchých komponent v 2D prostoru. Jako výchozí data tedy poslouží výkres z prostředí náčrtu Inventoru uložený do DWG souboru AutoCADu. Pro potřeby příkladu si jej můžete stáhnout zde. Náčrt je obsažen v rovině YZ a postup importu je shodný s postupem popsaným v tomto článku.

Po dokončení importu je vytvořen soubor s několika úsečkami, které mají reprezentovat nosník na dvou podporách (obr. 1)

 

Obr. 1 – Stav dat ihned po importu

Rozdělení náčrtu na jednotlivé součásti

Data jsou po importu vložena tak, že se tváří jako jediné těleso. Prvním krokem je definování hranic tělesa. Každé ze tří těles je jednoduchý obdélník. V místě podpor musí být nakresleny i čáry, které jsou skryty pod spodní částí nosníku (překrývají se). Pomocí možností výběru zvolíme položku Construction objects (Panel nástrojů -> Selection -> Select -> Construction object) dle obr. 2.

Obr. 2 – nastavení výběru pro geometrii náčrtu

Nyní vybereme 4 úsečky, které definují první objekt (obdélník). To můžeme provést v grafickém okně, nicméně díky překrývajícím se čarám je možná přijatelnější výběr pomocí prohlížeče. Pomocí stisknuté klávesy CTRL tedy zvolíme všechny úsečky a poté klikneme pravým tlačítkem do volného prostoru. Z menu vybereme položku Edit Attributes… (obr. 3).

 

Obr. 3 – editace atribut výběru

V následujícím dialogovém okně (obr. 4) přepíšeme číslo součásti, čímž vytvoříme novou součást. Tento postup opakujeme pro další dvě součásti. Zbylou prázdnou součást označenou jako „255“ můžeme smazat (pravým tlačítkem na název v prohlížeči -> Delete).

 

Obr. 4 – vyčlenění geometrie do nové součásti

Nyní máme vytvořeny tři součásti dle obr. 5 a každou lze individuálně nastavit.

 

Obr. 5 – nově vytvořené součásti

V tomto kroku je již možné mluvit o souboru jako o sestavě. Další nastavení – síť a materiál již bylo probráno detailněji v jiném článku. Zde již tedy jen stručně. Pomocí klávesy ctrl lze vybrat všechny tři položky typu elementu (obr. 6) a definovat jej jako 2D .

 

Obr. 6 – definice typu elementu pro všechny součásti současně

Dále v definici elementu nastavíme tloušťku (hodnotu rozměru v souřadnici X) dle obr. 7.

Obr. 7 – definice elementu – tloušťka

A jako poslední nastavení definujeme materiál jako běžnou konstrukční ocel – opět pro všechny součásti současně.

 

Obr. 8 – definice materiálu

 

Tvorba sítě

Po označení skupin geometrie (viz obr. 9) zvolíme položku Generate 2D mesh.

 

Obr. 9 – tvorba sítě

V nastavení sítě můžeme upravit hustotu. Klíčovým prvkem pro správné vytvoření kontaktů je položka Tolerance – jedná se o položku, která „přiblíží“ uzlové body sousedních sítí do co nejbližší souřadnice aby mohly být spárovány. Poté potvrdíme dialog pro vytvoření sítě (obr. 10).

 

Obr. 10 – nastavení sítě

Zkontrolujeme, jestli je síť v pořádku pro vytvoření kontaktů – uzlové body sousedních součástí musí být ve stejném místě (obr. 11).

 

Obr. 11 – kontrola párování sousedních bodů sítě

 

Po vygenerování sítě jsou jednotlivé součásti geometrie barevně odlišeny (obr. 12).

 

Obr. 12 – barevné odlišení jednotlivých součástí

 

Definice vazeb a zatížení

Dle jednoho z minulých článků vložíme pevnou vazbu (fixed) na spodní části podpor a sílu o velikosti 20N na horní část nosníku (obr. 13).

 

Obr. 13 – vložení okrajových podmínek – na hrany

Kontakty

Ve výchozím stavu jsou všechny kontakty mezi tělesy nastaveny na typ Bonded – součásti jsou pevně spojeny. Pokud chceme vytvořit jiný typ kontaktu ke stávajícímu výchozímu stavu, musíme ho definovat ručně. Kontakt vytvoříme pomocí označení dvou součástí v prohlížeči a kliknutí pravým tlačítkem (obr. 14).

 

Obr. 14 – použití kontaktu typu Bonded

Na jedné straně u podpory zvolíme kontakt typu Bonded (přesto, že zde již technicky vzato je) – zde se jedná o spárování sousedních bodů sítě – lidově řečeno tímto nastavením součásti přivaříme k sobě. Na druhé straně nastavíme kontakt typu Surface Contact, který funguje, jak bychom u tohoto problému čekali – součásti jsou na sebe pouze volně položeny a můžou se vůči sobě posouvat. Nově vytvořené kontakty se zobrazí v prohlížeči v sekci contacts (obr. 15). V názvu vždy vidíme typ kontaktu a čísla zahrnutých součástí.  

Pozn.: Pokud bychom chtěli upravit výchozí typ kontaktu, klikneme pravým na hlavičku skupiny (Contact(Default: Bonded)) a vybereme nový typ.

 

Obr. 15 – vytvořené kontakty

Po spuštění analýzy můžeme sledovat rozdíl v průběhu deformace způsobený jinými kontaktními podmínkami (obr. 16). U kontaktu typu Bonded jsou opravdu součástky pevně spojeny. U typu Surface se po sobě posouvají, nicméně napětí se v kontaktu přenáší.

 

Obr. 16 – rozdíl ve výsledku pro různé typy kontaktů

Detail kontaktu v rohu podpory s nosníkem je nadále již otázka jen hustoty sítě, pokud síť zjemníme, tak je průběh napětí odlišný (obr. 17).

Obr. 17 – Výsledek po zjemnění sítě