Alle SOLIDWORKS Simulationspakete im Vergleich: Grundlegend bis fortgeschritten

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SOLIDWORKS bietet vier verschiedene Simulationsebenen. Das grundlegendste Simulationspaket befindet sich innerhalb des 3D-Konstruktionspakets namens SOLIDWORKS Premium. Weitergehende Simulationswerkzeuge finden Sie in Simulation Standard, Simulation Professional und Simulation Premium.

Jede Stufe von SOLIDWORKS Simulation Pakete bietet mit jeder höheren Stufe mehr fortgeschrittene Funktionen (die Pakete der höheren Stufe enthalten alle Funktionen der vorherigen Stufen). In diesem Blog werden wir alle Stufen der SOLIDWORKS Simulation Pakete vergleichen und Beispiele zeigen, damit Sie entscheiden können, welche Stufe von SOLIDWORKS Simulation für Sie und Ihr Unternehmen am besten geeignet ist.

SOLIDWORKS PREMIUM

Simulationsfunktionen in SOLIDWORKS Premium:

- Statische lineare Analyse von Teilen und Baugruppen

- Bewegungsanalyse (Kinematik)

SOLIDWORKS Premium bietet alle Möglichkeiten der linearen statischen Analyse von Teilen und Baugruppen, mit denen Sie Spannungen, Dehnungen, Verschiebungen und mehr darstellen können. Das Paket bietet auch die Möglichkeit, Ihre Baugruppen vollständig zu animieren, um Ergebnisse wie Kräfte, Impuls, Energie, Leistung, Geschwindigkeit und Beschleunigungen zwischen beweglichen Komponenten zu ermitteln.

Warum SOLIDWORKS Premium?

Wenn Ihr Unternehmen tragfähige und bewegliche Konstruktionen entwickelt, dann macht sich SOLIDWORKS Premium bezahlt, wenn Sie teure Prototypen bauen, um festzustellen, ob Ihre Konstruktionen scheitern werden.

Betrachten Sie eine lineare statische Analyse einer Zapfenbaugruppe. Drehzapfen sind Teil eines Drehgelenks, bei dem eine Welle in einen Voll- oder Teilzylinder eingesetzt wird. Durch die Anwendung von Materialien, Gelenkbefestigungen und einer Last von 5.000 Pfund können wir schnell herausfinden, wo die höchsten Spannungen und Verschiebungen auftreten. Wir können auch Diagramme des Sicherheitsfaktors analysieren, die besonders wichtig sind, um ein gewisses Maß an Sicherheit in unsere Konstruktionen einzubauen. (Abbildung 1)

Stellen Sie sich vor, wie viel Zeit und Geld Ihr Unternehmen sparen kann, wenn es ein umfassendes Tool zur linearen statischen Analyse einsetzt, um potenzielle Konstruktionsfehler schnell zu erkennen und so den Bau kostspieliger Prototypen zur Aufdeckung von Schwachstellen in der Konstruktion zu vermeiden.

Abbildung 1: Lineares FEA-Setup und Ergebnisse

In diesem nächsten Beispiel geht es um die physische Bewegung einer Ventilnockenbaugruppe, wobei der Schwerpunkt auf der Analyse der Reaktionskräfte liegt, die zwischen dem Nocken und dem Kipphebel bestehen.

A Bewegungsanalyse kann die Auswirkungen von Bewegungselementen (einschließlich Kräfte, Federn, Dämpfer und Reibung) auf eine Baugruppe genau simulieren und analysieren. Nachdem wir eine Bewegungsstudie für die Ventilnockenbaugruppe durchgeführt haben, können wir ganz einfach ein Diagramm erstellen, um die Reaktionskräfte zu beobachten, die dort auftreten, wo Nocken und Kipphebel während der Bewegung aufeinander treffen. (Abbildung 2)

Abbildung 2: Ergebnisse der Bewegungsstudie

SOLIDWORKS Simulation Standard

Simulationsfunktionen in SOLIDWORKS Simulation Standard:

- Statische lineare Analyse für Teile und Baugruppen

- Bewegungsanalyse (Kinematik)

- Ermüdungsanalyse (hohe Zykluskonstante und variable Amplitude)

SOLIDWORKS Simulation Standard ist die nächste Simulationsstufe, die nicht nur die Simulationsfunktionen von SOLIDWORKS Premium freischaltet, sondern auch die Möglichkeit bietet, Ermüdungsanalysen mit konstanter oder variabler Amplitude durchzuführen. Außerdem enthält es ein Tool namens Trend Tracker, mit dem Sie Trends in Ihren Simulationsergebnissen aufspüren können.

Warum SOLIDWORKS Simulation Standard?

Unabhängig davon, ob Ihr Unternehmen auf Festigkeit oder Lebensdauer konstruiert, kann das Tool Ermüdungsanalyse in Simulation Standard schnell die Anzahl der Zyklen oder Blöcke aufzeigen, die zum Versagen Ihrer Konstruktionen führen würden. Es kann auch die Anzahl der Zyklen anzeigen, nach denen Ihre Konstruktionen versagen werden, sowie den Prozentsatz der Lebensdauer, der durch die von Ihnen definierten Ermüdungsereignisse verbraucht wird.

Sie können auch den Lastsicherheitsfaktor für Ermüdungsversagen ermitteln und den Biaxialitätsindikator darstellen, der Ihnen hilft, einen Faktor zur Reduzierung der Ermüdungsfestigkeit für Ihre Studien zu bestimmen.

(Siehe Abbildungen 3 und 4 für Diagrammbeispiele aus einer Ermüdungsanalyse).

Abbildung 3: Prozentualer Schadensverlauf

Abbildung 4: Minimum Total Life Cycle Plot Erwartungsplot

FEA-Analysten suchen oft nach Trends in den Ergebnissen, wenn sie mehrere verschiedene Simulationsläufe für ihre Entwürfe durchführen. Trend Tracker ermöglicht es Ihrem Unternehmen, Trends in Ihren bestehenden statischen Studien zu verfolgen. Sie legen einen Basispunkt fest, den Sie mit zukünftigen Ergebnissen vergleichen können.

Nehmen wir zum Beispiel das Modell in Abbildung 5. Wir können bestimmte Merkmale ändern, nachdem wir den Basisentwurf festgelegt haben, um die Änderungen bei Gewicht und Belastung grafisch darzustellen. (Abbildung 6). Sie können auch ein Trend-Journal-Dokument anzeigen, das nicht nur Ihre Simulationsergebnisse, sondern auch einen prozentualen Vergleich der Ergebnisse Ihres Basis-Simulationslaufs enthält. (Abbildung 7)

Abbildung 5: Modell und Baseline-Simulations-Spannungsergebnis

Abbildung 6: Ergebnisse der Bewegungsstudie

Abbildung 7: Trend Journal Ergebnisse

SOLIDWORKS Simulation Professional

Simulationsfunktionen in SOLIDWORKS Simulation Professional:

SOLIDWORKS Simulation Professional ist die nächste Stufe der Simulationstools. Ganz gleich, ob Sie Resonanzfrequenzen in Ihren Entwürfen bestimmen müssen oder ein gutes Analysewerkzeug für stationäre und instationäre thermische Studien benötigen, SOLIDWORKS Simulation Professional kann diese beiden Anforderungen und noch mehr erfüllen. Sie können auch das Optimierungswerkzeug verwenden, um das optimalste Design für Ihr spezifisches Ziel zu ermitteln.

Warum SOLIDWORKS Simulation Professional?

Wenn Ihr Unternehmen mehr als nur lineare FEA- und Ermüdungsstudien durchführen muss, kann SOLIDWORKS Simulation Professional helfen.

In Fällen, in denen beispielsweise Vibrationen aufgrund von Resonanz ein Problem darstellen, ist es am besten, Teile so zu konstruieren, dass sie außerhalb bestimmter Frequenzbereiche schwingen. Mit Simulation Professional können Sie eine beliebige Anzahl von Modenformdiagrammen ausführen, um die Bewegung der Modenform bei bestimmten Frequenzen zu beobachten, und Sie erhalten eine Liste von Frequenzen und Periodenwerten für jede gelöste Modenform. (Abbildung 8)

Abbildung 8: Modenformdiagramm und Liste der Resonanzfrequenzen

Das Optimierungswerkzeug in Simulation Professional kann einen Entwurf optimieren, um bestimmte Entwurfskriterien zu erfüllen, indem eine Reihe von Variablen automatisch iteriert wird. Die Abbildungen 9 und 10 unten zeigen erneut das Zapfenmodell. Um das optimalste Design zu ermitteln, können wir ein Ziel definieren (z.B. das Gesamtgewicht unseres Modells zu minimieren) und bestimmte Abmessungen festlegen, die über einen Wertebereich variieren sollen. Das Optimierungs-Tool durchläuft dann eine Reihe von Simulationsstudien, um die Kombination zu finden, die die Designziele am besten erfüllt. (Abbildung 10). Denken Sie daran, wie viel Geld und Zeit Sie sparen können, wenn Sie mit dem Optimierungswerkzeug in Simulation Professional schnell das beste Design finden.

Abbildung 9: Modellabmessungen zum Bereich und Aufbau der Optimierungsstudie

Abbildung 10: Geändertes Modell mit optimalem Konstruktionsergebnis

SOLIDWORKS Simulation Premium

Simulationsfunktionen in SOLIDWORKS Simulation Premium:

- Nichtlineare Statik/Dynamik

- Analyse von Zufallsvibrationen

- Modale Zeitverlaufsanalyse

- Analyse der Schockreaktionsspektren

SOLIDWORKS Simulation Premium ist die höchste Paketstufe der Simulation, die die SOLIDWORKS Desktop-Anwendung für FEA-Analysen bietet. Simulation Premium bietet alle Funktionen der anderen Simulationspakete plus nichtlineare statische Analyse sowie lineare und nichtlineare dynamische Analyse. Es bietet außerdem die Möglichkeit, Schalenelementteile als Verbundlaminat zu analysieren.

Warum SOLIDWORKS Simulation Premium?

SOLIDWORKS Simulation Premium ist ideal für Unternehmen, die nichtlineare oder plastische Materialien analysieren müssen. Ein Beispiel dafür, wie Simulation Premium nichtlineare Materialanalysen handhaben kann, wird anhand eines Gummistiefels für den Lebenslauf demonstriert (unten). Bei der Erstellung eines benutzerdefinierten Materials können Sie bestimmte Materialmodelle auswählen, um hyperplastische Materialien zu lösen und benutzerdefinierte Daten für einfache, Zug- und biaxiale planare Zugkurven einzugeben.

Nachdem Sie die Analyse ausgeführt haben, können Sie die Spannungen, Verschiebungen und Dehnungen an Ihren Modellen beobachten. (Abbildungen 11 und 12) Außerdem können Sie den Solver die Materialkonstanten aus der Analyse ausgeben lassen oder Ihre bekannten Materialkonstanten eingeben, um Ihre nichtlineare Analyse zu lösen.

Abbildung 11: Modell und Ergebnis der nichtlinearen von Mises-Spannung

Abbildung 12: Sondierte Stelle für Verschiebungsdiagramm

Wenn Ihr Unternehmen Geräte analysieren muss, die dynamischen Belastungen wie Stößen, zyklischen Schwingungen, zufälligen Vibrationen und Spitzenreaktionen ausgesetzt sind, kann SOLIDWORKS Simulation Premium Ihnen helfen. Es kann die Ausgabeergebnisse unter diesen Bedingungen mit linear-dynamischen Methoden wie modaler Zeitverlauf, Harmonische, zufällige Schwingungen und Antwortspektren verarbeiten. Es kann auch nichtlineare dynamische Analysen durchführen.

Wenn Sie zum Beispiel ein Gerät bauen, das einen laufenden Motor unterstützen muss, wie in Abbildung 13, können Sie mit SOLIDWORKS Premium eine harmonische Analyse durchführen. Sie können die laufende Anlage auch durch fortschrittlichere Einrichtungsschemata ersetzen, wie z.B. mit dem Tool Remote Mass, um die Analysedauer zu verkürzen. Als Ergebnis können Sie die Verschiebungen bei bestimmten Frequenzen bestimmen und die Spitzenspannung oder Spitzenfrequenzamplitude in bestimmten Richtungen grafisch ausgeben. (Abbildungen 14 und 15)