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SOLIDWORKS는 네 가지 수준의 시뮬레이션을 제공합니다. 가장 기본적인 시뮬레이션 패키지는 3D 디자인 패키지에 포함되어 있습니다. SOLIDWORKS 프리미엄. 고급 시뮬레이션 도구는 시뮬레이션 표준, 시뮬레이션 전문가 및 시뮬레이션 프리미엄에서 찾을 수 있습니다.
각 계층의 SOLIDWORKS 시뮬레이션 패키지는 각 패키지에서 위로 올라갈수록 더 많은 고급 기능을 포함합니다(상위 레벨 패키지에는 이전 레벨의 모든 기능이 포함됨). 이 블로그에서는 모든 계층의 SOLIDWORKS Simulation 패키지를 비교하고 예제를 살펴봄으로써 귀사와 귀사에 가장 적합한 SOLIDWORKS Simulation 레벨을 결정할 수 있도록 도와드립니다.
솔리드웍스 프리미엄
솔리드웍스 프리미엄의 시뮬레이션 기능:
- 부품 및 어셈블리의 정적 선형 해석
- 모션(키네마틱) 분석
SOLIDWORKS 프리미엄 는 부품과 어셈블리 모두에 대한 선형 정적 해석의 모든 기능을 제공하여 응력, 변형률, 변위 등을 플로팅할 수 있습니다. 또한 이 패키지는 어셈블리를 완전히 애니메이션화하여 움직이는 부품 간의 힘, 운동량, 에너지, 동력, 속도 및 가속도와 같은 결과를 찾을 수 있는 기능도 제공합니다.
왜 솔리드웍스 프리미엄인가?
하중을 견디고 움직일 수 있는 설계를 개발하는 회사라면 고가의 프로토타입을 제작하여 설계의 실패 여부를 판단할 때 SOLIDWORKS Premium을 사용하면 비용을 절감할 수 있습니다.
트러니언 어셈블리의 선형 정적 해석을 생각해 봅시다. 트러니언은 샤프트가 전체 또는 부분 실린더에 삽입되는 회전 조인트의 일부입니다. 재료, 힌지 고정 장치, 5,000파운드 하중을 적용하면 가장 높은 응력과 변위가 발생하는 위치를 빠르게 찾을 수 있습니다. 또한 설계에 일정 수준의 안전성을 구축하는 데 특히 중요한 안전 계수 플롯을 분석할 수도 있습니다. (그림 1)
포괄적인 선형 정적 분석 도구를 사용하여 잠재적인 설계 실패를 신속하게 식별함으로써 설계의 약점을 파악하기 위해 값비싼 프로토타입을 제작할 필요가 없어져 회사가 절약할 수 있는 시간과 비용을 상상해 보세요.
그림 1: 선형 FEA 설정 및 결과
다음 예제에서는 밸브 캠 어셈블리의 물리적 움직임과 관련하여 캠과 로커 암 사이에 존재하는 반력을 분석하는 데 중점을 둡니다.
A 동작 분석 은 모션 요소(힘, 스프링, 댐퍼, 마찰 등)가 어셈블리에 미치는 영향을 정확하게 시뮬레이션하고 분석할 수 있습니다. 밸브 캠 어셈블리에 대한 모션 연구를 수행한 후, 이동 중에 캠과 로커 암이 서로 만나는 곳에 존재하는 반력을 관찰하기 위한 플롯을 쉽게 만들 수 있습니다. (그림 2)
그림 2: 모션 연구 결과
SOLIDWORKS 시뮬레이션 표준
SOLIDWORKS 시뮬레이션 표준의 시뮬레이션 기능:
- 부품 및 어셈블리를 위한 정적 선형 해석
- 모션(키네마틱) 분석
- 피로 분석(높은 사이클 상수 및 가변 진폭)
SOLIDWORKS 시뮬레이션 표준은 다음 단계의 시뮬레이션으로, 솔리드웍스 프리미엄의 시뮬레이션 기능뿐만 아니라 정진폭 또는 가변 진폭 피로 분석을 수행할 수 있는 기능도 제공합니다. 또한 시뮬레이션 결과에서 추세를 찾을 수 있는 Trend Tracker라는 도구가 포함되어 있습니다.
왜 솔리드웍스 시뮬레이션 스탠다드인가?
강도를 위한 설계를 하든 수명을 위한 설계를 하든, 시뮬레이션 표준의 피로 분석 도구는 설계에서 고장을 일으킬 수 있는 사이클 또는 블록의 수를 빠르게 보여줄 수 있습니다. 또한 설계가 실패할 때까지의 사이클 수와 정의된 피로 이벤트 입력에 의해 소비되는 수명 비율을 표시할 수도 있습니다.
또한 피로 파괴에 대한 안전 하중 계수를 찾고 연구에 대한 피로 강도 감소 계수를 결정하는 데 도움이 되는 이축성 지표를 플로팅할 수 있습니다.
(피로 분석의 플롯 예는 그림 3 및 4 참조).
그림 3: 피해 비율 플롯
그림 4: 최소 총 수명 주기 플롯 기대 수명 플롯
FEA 분석가는 설계에 대해 여러 가지 시뮬레이션을 실행할 때 종종 결과의 추세를 찾습니다. 트렌드 트래커를 사용하면 기존 정적 연구의 추세를 추적할 수 있습니다. 향후 결과와 비교할 기준점을 설정할 수 있습니다.
예를 들어 그림 5의 모델을 살펴봅시다. 기준점 설계를 설정한 후 특정 기능을 수정하여 무게 및 응력 결과의 변화를 그래픽으로 볼 수 있습니다. (그림 6). 또한 시뮬레이션 결과뿐만 아니라 기준 시뮬레이션 실행 결과의 백분율 값 비교를 보여주는 트렌드 저널 문서를 볼 수도 있습니다. (그림 7)
그림 5: 모델 및 베이스라인 시뮬레이션 응력 결과
그림 6: 모션 연구 결과
그림 7: 트렌드 저널 결과
솔리드웍스 시뮬레이션 프로페셔널
SOLIDWORKS Simulation Professional의 시뮬레이션 기능:
SOLIDWORKS Simulation Professional은 다음 단계의 시뮬레이션 도구입니다. 설계에서 공진 주파수를 결정해야 하거나 정상 상태 및 과도 열 연구를 위한 우수한 해석 도구가 필요한 경우, SOLIDWORKS Simulation Professional은 이러한 요구 사항을 모두 충족할 수 있으며 그 이상도 가능합니다. 또한 최적화 도구를 사용하여 특정 목표를 달성하는 데 가장 적합한 설계를 식별할 수도 있습니다.
왜 솔리드웍스 시뮬레이션 프로페셔널인가?
선형 FEA 및 피로 연구 이상의 작업이 필요한 경우 SOLIDWORKS Simulation Professional이 도움이 될 수 있습니다.
예를 들어 공진으로 인한 부품 진동이 우려되는 경우 특정 주파수 범위 밖에서 공진하도록 부품을 설계하는 것이 가장 좋습니다. Simulation Professional을 사용하면 모드 형상 플롯을 원하는 수만큼 실행하여 특정 주파수에서 모드 형상의 움직임을 관찰할 수 있으며, 해결된 각 모드 형상에 대한 주파수 및 주기 값 목록을 제공합니다. (그림 8)
그림 8: 모드 형상 플롯 및 공진 주파수 목록
Simulation Professional의 최적화 도구는 다양한 변수를 자동으로 반복하여 특정 설계 기준을 충족하도록 설계를 최적화할 수 있습니다. 아래 그림 9와 10은 트러니언 모델을 다시 보여줍니다. 최적의 설계를 식별하기 위해 목표(예: 모델의 총 무게 최소화)를 정의하고 다양한 값 범위에서 달라질 특정 치수를 정의할 수 있습니다. 그런 다음 최적화 도구는 여러 시뮬레이션 연구를 반복하여 설계 목표를 가장 잘 달성하는 조합을 찾습니다. (그림 10). 시뮬레이션 프로페셔널의 최적화 도구를 사용하여 최적의 설계를 신속하게 찾음으로써 절약되는 비용과 시간을 생각해 보세요.
그림 9: 범위 및 최적화 연구 설정에 대한 모델 차원
그림 10: 최적의 설계 결과로 변경된 모델
SOLIDWORKS 시뮬레이션 프리미엄
SOLIDWORKS Simulation Premium의 시뮬레이션 기능:
- 비선형 정적/동역학
- 무작위 진동 분석
- 모달 시간 기록 분석
- 충격 반응 스펙트럼 분석
SOLIDWORKS Simulation Premium은 SOLIDWORKS 데스크톱 애플리케이션이 FEA 분석을 위해 제공하는 시뮬레이션의 최고 패키지 수준입니다. 시뮬레이션 프리미엄은 다른 시뮬레이션 패키지의 모든 기능과 함께 비선형 정적 해석, 선형 및 비선형 동적 해석을 제공합니다. 또한 쉘 요소 부품을 복합 라미네이트로 해석할 수 있는 기능도 제공합니다.
왜 솔리드웍스 시뮬레이션 프리미엄인가?
솔리드웍스 시뮬레이션 프리미엄은 비선형 재료 또는 가소성 재료를 해석해야 하는 기업에 이상적입니다. 시뮬레이션 프리미엄이 비선형 재료 해석을 처리하는 방법의 예는 고무 CV 부츠(아래)를 통해 확인할 수 있습니다. 사용자 지정 재료를 생성할 때 특정 재료 모델을 선택하여 초가소성 재료를 풀고 단순, 장력 및 이축 평면 장력 곡선에 대한 사용자 지정 데이터를 입력할 수 있습니다.
해석을 실행한 후 모델의 응력, 변위 및 변형을 관찰할 수 있습니다. (그림 11 및 12) 또한 솔버가 해석에서 재료 상수를 출력하도록 하거나 알려진 재료 상수를 입력하여 비선형 해석을 풀 수 있습니다.
그림 11: 모델 및 비선형 폰 미제스 응력 결과
그림 12: 변위 플롯의 프로빙 위치
충격, 주기적, 무작위 진동 및 피크 응답 스타일 하중을 동적으로 경험하는 장비를 해석해야 하는 경우 SOLIDWORKS Simulation Premium이 도움이 될 수 있습니다. 모달 시간 이력, 고조파, 랜덤 진동 및 응답 스펙트럼과 같은 선형 동적 방법을 사용하여 이러한 조건에서 출력 결과를 처리할 수 있습니다. 또한 비선형 동적 해석도 처리할 수 있습니다.
예를 들어, 그림 13과 같이 작동 중인 엔진을 지원해야 하는 장비를 제작하는 경우 SOLIDWORKS Premium을 사용하여 하모닉 해석을 실행할 수 있습니다. 또한 원격 질량 도구와 같은 고급 설정 체계로 실행 중인 장비를 대체하여 분석 시간을 단축할 수 있습니다. 결과적으로 특정 주파수에서의 변위를 결정하고 특정 방향의 피크 응력 또는 피크 주파수 진폭을 그래픽으로 출력할 수 있습니다. (그림 14 및 15)
그림 13: 원격 부하가 적용된 모델 및 모델
그림 14: 특정 주파수에서의 변위 플롯
그림 15: 폰 미제스 응력 및 진폭 응답 그래프 플롯
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