آموزش تحلیل (Simulation) در سالیدورک

مقدمه:
محیط Simulation از جمله قسمت های کاربردی در آموزش نرم افزار سالیدورک است که با استفاده از این بخش می توان قطعات طراحی شده در نرم افزار را شبیه سازی و مورد تحلیل قرار داد.

محیط تحلیل (Simulation) چیست؟

تعریف و کاربرد

با استفاده از محیط Simulation می توان مدل های سه بعدی طراحی شده در محیط Features را به صورت ساده و در زمان کوتاهی مورد تحلیل قرار داد، این محیط در مقایسه با سایر نرم افزار های تحلیل قابلیت کمتری دارد اما برای تحلیل های ساده می تواند بسیار کاربردی باشد.

مزایایی استفاده محیط تحلیل (Simulation)

از جمله مزایای این محیط این است که به راحتی تحلیل های ساده استاتیکی، دینامیک و گرمایی و… را انجام داد تا بتوان در مورد تحمل بار و جنس قطعه در شرایطی که بار بر روی آن قرار دارد تصمیم گیری کرد.

آشنایی با محیط تحلیل (Simulation)

محل قرارگیری دستور در نرم‌افزار

برای دسترسی به محیط تحلیل (Simulation) در سالیدورک، باید به قسمت Options گزینه Add-Ins رفته سپس تیک مربوط به گزینه Simulation Solidworks و سپس گزینه Ok را انتخاب کنید در نهایت گزینه Simulation به سربرگ های موجود افزوده خواهد شد.

توضیح گزینه‌ها و تنظیمات Simulation تحلیل

وقتی محیط تحلیل (Simulation) را انتخاب می‌کنید، محیطی باز می‌شود که شامل چندین گزینه و تنظیمات است. این گزینه‌ها عبارتند از:
Study Advisor: مربوط تعریف تحلیل جدید
Apply material : مربوط به انتخاب نوع مواد برای قطعه باشد
Fixture Advisor: مربوط به انتخاب نوع تکیه گاه
External Loads Advisor: مربوط به انتخاب نیروی خارجی می باشد
Connections Advisor: مربوط به انتخاب نوع اتصالات
Shell manager: مربوط به در نظر گرفتن تمام پوسته ها با هم
Run This Study : مربوط به اجرای تحلیل است که شامل گزینه Create Mesh برای مش زدن قطعه نیز می باشد
Results Advisor: مربوط نتایج حاصل از تحلیل
Deformed Result: مربوط نمایش تغییر شکل و دفرمه شدن
Compare Results: مربوط به مقایسه نتایج
Design Insight: مربوط ترسیم نمودار برای تحلیل فعال
Plot Tools: مربوط به ابزار های ترسیم نمودار
Report: مربوط به گرفتن گزارش از نتایج تحلیل
Include image for report: مربوط به انتخاب عکس برای قرار دادن در گزارش
Network Simulation: مربوط به امکان قرار دادن در شبکه
Manage Network: مربوط به تنظیمات شبکه می باشد

مراحل استفاده از محیط تحلیل (Simulation)

برای استفاده از محیط تحلیل (Simulation) در ابتدا باید مدل سه بعدی مورد نظر را در نرم افزار سالید ورک ترسیم نموده و سپس با وارد شدن به این محیط ، تحلیل مورد نظر را انجام دهیم.

اعمال تنظیمات
پس از وارد شدن به محیط تحلیل (Simulation) و انجام تنظیمات مورد نظر و وارد کردن سایر شرایط مرزی، با اجرای گزینه Run This Study نرم افزار پروسه را شروع کرده و در ابتدا قطعه را مش زده و در نهایت تحلیل را انجام و نتایج را نمایش می دهد.

نکات مهم در استفاده از محیط تحلیل (Simulation)

برای شروع تحلیل، بعد از وارد شدن به محیط Simulation گزینه New Study را انتخاب می کنیم که پنچره ای باز می شود و باید در مورد نوع تحلیل تصمیم گیری کنیم که شامل گزینه های زیر می شود:
: Static تحلیل به صورت استاتیکی
: Thermal تحلیل گرمایی
Frequency: تحلیل فرکانسی
Buckling: تحلیل کمانش
Drop Test: تحلیل سقوط
Fatigue: تحلیل خستگی
Pressure vessel design: طراحی مخازن تحت فشار
Sub modeling: تحلیل زیر مجموعه یک مدل
Nonlinear: تحلیل به صورت غیر خطی
Linear dynamic: تحلیل دینامیکی و به صورت خطی

گزینه Apply material برای انتخاب جنس قطعه می باشد زیرا برای انجام تحلیل جنس و خواص فیزیکی قطعه تاثیر گذار می باشند، با نرم افزار سالیدورک قطعاتی از جنس آلومینیوم، مس، انواع استیل و فولاد، تیتانیوم، زینک، پلاستیک، شیشه، فیبر، سیلیکون، لاستیک، چوب و سایر مواد دیگر را می توان تحلیل کرد. در صورتی که یک ماده خاص داشته باشیم می توان خواص مکانیک مورد نظر را در نرم افزار وارد کرد که شامل دانسیته، مدول الاستیسیته، ضریب پواسون، مدول برشی، تنش تسیلم، تنش نهایی، تنش شکست، ضریب انبساط گرمایی، گرمایی ویژه، رسانایی گرمایی و سایر موارد دیگر می شود که با توجه به نوع تحلیل باید این موارد موجود باشند.
البته کتابخانه موجود در نرم افزار سالیدورک بسیار کامل است و می توان به راحتی جنس مورد نظر را از این کتابخانه انتخاب کرد.
گزینه های موجود در Fixture Advisorشامل تکیه گاه های ثابت، غلتکی، لولایی و الاستیک می باشد.
گزینه های موجود در External Loads Advisor شامل نوع نیروی خارجی از جمله نیروی نقطه ای، گشتاور، فشار، جاذبه، نیروی گریز از مرکز، نیروی بیرینگ، نیروی گسترده، نیرویی که منشا آن از یک فاصله به قطعه اعمال می شود، دما، اثر جریان، اثر گرمایی و جابه جایی می شود که براساس نوع بارگذاری مورد نظر انتخاب می شوند.
گزینه های موجود در Connections Advisor شامل نوع اتصالات می شود که از نوع تماس بین قطعات و اجزا، فنر، پیچ، پین، بیرینگ و نقطه جوش می باشد.
بعد از وارد کردن جنس قطعه و انتخاب نیرو، تکیه گاه و تماس بین مدل طراحی شده، گزینه بعدی انجام مش می باشد، مش در واقع از تئوری تحلیل اجزا محدود گرفته شده است که با این روش قطعه را به قسمت های کوچک تری تقسیم کرده و بعد از انجام تحلیل به راحتی می توان در مورد نقاط بحرانی موجود در قطعه که در اثر بارگذاری مورد نظر ما ایجاد شده اند با خبر شد و نسبت به اصلاح و بهینه سازی این نقاط تصمیم گیری کرد.
در نهایت با انتخاب گزینه Run This Study می توان تحلیل را شروع کرد و با توجه به پیچیدگی نو ع بارگذاری، نرم افزار در زمان مورد نیاز، آنالیز قطعه را انجام می دهد.
باید توجه داشت که اطلاعات و تنظیمات وارد شده در محیط شبیه سازی در درخت طراحی ثبت می شوند و در صورت نیاز می توان بر روی آنها کلیک کرد و تغییرات مورد نظر را اعمال کرد و سپس تحلیل را دوباره و براساس داده های جدید انجام داد.
بعد از انجام تحلیل، گزینه Results به درخت طراحی اضافه می شود که سایر نتایج از جمله تغییر فرم، جابه جایی و تنش تسلیم را نشان داده است.
برای بررسی رفتار مدل بعد از انجام تحلیل، باید به قسمت Results مراجعه کنیم که در هر قسمت یک ستون ارائه شده است و با توجه به رنگ قطعه و اندازه های ارائه شده در این ستون، نقاط بحرانی قطعه قابل تشخیص می باشند، برای مثال در مورد تنش تسیلم مدل، باید تنش تسیلم قطعه را با اعداد ارائه شده در ستون مقایسه کرد و رنگ قرمز معرف نقاط حساس ایجاد شده در قطعه در اثر بارگذاری مورد نظر می باشد و رنگ آبی نشان دهنده نرمال بودن و عدم مشکل این نقاط می باشد.

نکات کاربردی و ترفندها

برای انجام مش قطعه بعد از انتخاب دستور پنجره ای باز می شود که می توان در مورد اندازه مش، پارامترهای مربوط به مش، نوع مش و تعدا نقاط و … تصمیم گیری کرد تا مش مورد نظر اعمال شود.
با کلیلک بر روی نوار ابزار پایین پنجره محیط Simulation می توان گزینه Create new simulation study را انتخاب کرد و یک تحلیل دیگر برای مدل انجام داد.
با انتخاب گزینه Model از نوار ابزار موجود در پایین پنجره نرم افزار سالیدورک می توان وارد محیط مدل سازی شد و در صورت نیاز مدل مودر نظر را تغییر داد.
گزینه Plot Tools دارای گزینه های است که با انتخاب آنها میزان پارامتر مورد نظر را در نقاط مختلفی قطعه می توان داشت و هم چنین گزینه ای دیگر وجود دارد که فیلم رفتار مدل را تحت بارگذاری نشان می دهد و می توان این فیلم را ذخیره کرد.

مشکلات رایج و راه‌حل‌ ها

باید توجه داشت که تحلیل موجود در نرم افزار سالید ورک در مقایسه با نرم افزار های تخصصی انجام تحلیل از جمله آباکوس، قابلیت کمتری دارد اما می توان با ساده سازی و در نظر گرفتن اجزای یک مدل پیچیده به صورت تکی، تحلیل را در زمان کوتاهی انجام داد و رفتار قطعه را بررسی کرد.
بعد از انجام تحلیل، تغییر شکل ایجاد شده در شکل به صورت اغراق شده و با مقیاس نشان داده شده است که عدد آن در بالای پنجره نرم افزار سمت چپ در قسمت بالا نشان داده شده است که می توان با انتخاب گزینه True Scale شکل واقعی جسم را مشاهده کرد.
فایل خروجی گزارش تحلیل انجام شده به صورت Word می باشد و امکان وارد کردن مشخصات مورد نظر به این فایل می باشد.

مثال‌های کاربردی از محیط Simulation

تحلیل یک تیر
از جمله قطعاتی که کاربرد فراوان داشته و تحت بار گذاری متفاوت می باشند، می توان تیر ها را نام برد که با توجه به شرایط می توانند یک سر درگیر، تحت بارگذاری نقطه ای یا گسترده باشند، و با محیط تحلیل موجود در نرم افزار سالید ورک می توان تحلیل مورد نظر را انجام داد.

تحلیل یک لینک ساده

در مدل دیگر فرض کنید یک لینک موجود در یک مکانیزم دارم که برای انتقال نیرو و ارتباط قطعات استفاده می شود و با شبیه سازی و وارد کردن شرایط مرزی و بارگذاری، می توان این لینک را مورد تحلیل قرار داد.

آیا محیط Simulation ر روی تمامی نسخه‌های سالیدورک قابل استفاده است؟ بله، این دستور در تمامی نسخه‌های سالیدورک (از ورژن 2014 به بعد) موجود است و می‌توان از آن استفاده کرد، البته در نسخه های جدید، کامل تر شده است.که ما در سیستم های مورد نیاز و اینکه سالیدورک چیست در لینک مربوطه به طور کامل صحبت نموده ایم
آیا منابع آموزشی برای یادگیری بهتر محیط Simulation وجود دارد؟ بله، منابع آموزش سالیدورک مقدماتی متعددی شامل ویدئوهای آموزشی، کتاب‌ها و مقالات آنلاین برای یادگیری بهتر و استفاده بهینه از محیط Simulation وجود دارد.