Plastics2019基于几何体的模流分析

(本文章为Plastics2019新功能信息,Plastics2019新功能最大的特点之一是基于几何体去进行边界条件(浇口、控制阀、模壁温度)及网格控制,大大优化模流分析流程,进一步提高产品设计及模具设计的效率。)

一、清除算例树

可使用清除算例树工具快速将SOLIDWORKS Plastics 算例重置到其默认状态态。小工具,但非常实用,用户可快速对算例进行清除,实现快速的模流分析迭代。

Plastics2019基于几何体的模流分析

 

二、基于几何体的边界条件

用户可以直接在几何体特征上分配诸如注射位置、控制阀和模壁温度等边界条件。

此功能是Plastics的一大亮点,基于几何体设定边界条件,无需再向以往版本需先话网格,可以说是对模流分析流程的一大优化。

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  • 在几何体上的浇注口

几何图形面,直接点击模型的任意面即可,系统会默认选定适当的位置(不可设定浇口大小)

草图点,需在相应的面上建立草图点,系统会在所选定的点上生成浇口,此时可以设定浇口的直径大小。(因为使用草图点,浇口的位置可基于几何模型准确控制。)

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  • 几何体上的阀浇口(控制阀)

   手动选择控制阀位置

几何面,直接点击模型的任意面即可,(如果使用相同几何面添加浇口及控制阀,它们的位置会一致。)

参考平面,利用设定的参考面后,系统会基于此参考面,在模型上自动生成可行的控制阀,用户可以基于自己需求删除调整多余的控制阀。

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自动查找相交曲面

自动在型腔与浇道元素之间的相交曲面处检测所有可能的控制阀位置。选择浇道元素或型腔面。

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  • 几何体上的模壁温度

创建网格之前直接为几何体面分配模壁温度的边界条件,可以再多个几何体面上创建多个模壁温度定义。进一步方便用户提前在几何模型上设定边界条件,改善了模具工程师与结构工程师的协作,大大优化了模流分析流程,提高研发效率。

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三、基于几何体的网格控制

可在创建网格之前,在面、边线和顶点上分配本地网格控制。

方便用户直接利用几何体及其某一个或几个面进行网格控制和优化,进一步减少网格优化时间,提高效率。

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SOLIDWORKS Simulation中的理想化误差

理想化误差通常是所有模拟中最大的误差源,有意思的一点是,它们是在有限元分析(FEA)应用于模型之前引入的。我们通常设计需要有足够大的安全系数的组件,来减少模拟中的三种类型的错误。当然,通过减小这些误差的大小可以将零件设计优化到更高的精度。

通常,所有模拟误差都可归因于三个类别中的一个,并在分析过程的不同阶段引入:

虽然在引入FEA之前会出现理想化误差,但数学模型的创建和准备仍然严重依赖于SOLIDWORKS CAD和SOLIDWORKS Simulation环境。而对于数学模型的适当理想化以及对结果的解释,通常需要优秀的工程师的判断。

 

理想化误差的类型 

  理想化误差通常在创建几何体,定义材料模型以及应用边界条件时出现。所有这三个方面都控制着数学模型与现实之间的相似程度。

      1.几何表示和简化


几何简化通常是不可避免的,对于可接受的计算时间是必需的。更好的实践是对于所有的分析在最初就使用过度简化的模型,以确保模型的行为符合预期。然后应该减少简化程度:特别是在感兴趣的领域,以获得有意义和有代表性的结果。

        典型的简化包括去除对分析不重要的特征 – 特征清除,倒圆角就是一个很好的例子,移除后,网格将更简单,从而加快计算时间。然而,尖锐的边缘将导致奇异点,因此相邻的应力将是错误的。

 还值得注意的是,清除特征通常会添加/移除影响模型刚度的材料。同样,如果感兴趣区域的刚度是准确的,这是可以接受的。

 简化不一定要以清除特征的形式出现。简化模型的最佳方法之一是利用对称性或将3D模型表示为2D。这可以显著减少计算时间,因为这大量减少了对模型进行离散化所需的单元。

 

 

 

2.材料模型定义

 

SOLIDWORKS有一个包含典型材料样本的材料库。有时很容易认为其包含了左右的材料,因为许多专用仿真包都不提供此信息。正确使用SOLIDWORKS材料对于许多模拟来说已经绰绰有余了。但是,偶尔可能需要调整材料模型或使用实验数据从头开始创建新材料(需要不常见的材料或在特殊情况下)。例如,以下几种情况:

  • 如果材料设计为低于屈服,则不需要塑性模型
  • 如果疲劳周期为“基于零”,那么“完全反转”周期的SN曲线可能无法代表
  • 如果材料要在高温环境下运行,则应力 – 应变曲线应为该温度下的应力-应变曲线。
  • 材料定义不太可能解决缺陷

 

       3.边界条件

       边界条件包括:夹具,载荷和接触。通常情况下,固定方式不理想将导致模拟误差很大。实际上,负载总是会有一定程度的偏心,固定方式不是刚硬的,接触的地方通常会有一定程度的滑动和摩擦。约束太多自由度很容易,但是会导致过度刚硬。
例如,我们从Euler了解到,在屈曲条件下应用于支柱的夹具类型可能导致不同的临界屈曲载荷。这些负载可以在下面两种情况下手动计算:两端固定和两端不可移简支。请注意,每个屈曲条件的相应描述与所采用的固定方式的精确描述无关; 限制的自由度在支柱的每一端表示,并且各自的差异以红色表示。

 

 

临界屈曲载荷的差异在两个屈曲条件之间显着不同,但这种差异完全是由于在梁的每个末端处理一个自由度的原因。这是一个极端的情况,但很容易看出在约束和加载模型时考虑每个自由度是多么重要。
再次考虑下面的想法:

  • 当边被焊接到平面上时,是否适合固定整个面?
  •  
  • 施加的载荷是否总是在相同的方向上作用,还是跟随几何体的变形?
  •  
  • 使用远程质量/分布质量是简化分析模型的一种很好的方法,但它们不会考虑由缺少的几何体提供的额外刚度 – 仅考虑质量。

 

结论

通过确保合理的实现简化,并且确定材料模型和边界条件是准确的,那么理想化误差的程度就将被降到最小化。

 

如何快速得到基准面和零件的相交线? | SOLIDWORKS 2019新功能揭密

工程师在做复杂零件设计时,有时需要用到多条零件和基准面的相交线,利用得到的相交线可以做放样或者逆向工程等复杂建模,但是目前想得到这些相交线是比较麻烦的,常用方法有如下两种方法。

方法一:使用曲线分割线

1、 创建基准平面;

2、 启动“分割线”命令,然后选择“交叉点”,然后指定基准面和实体;

3、 确定后得到相交线,此时得到的是曲线,如下图。

 

方法二:采用草图交叉曲线

1、  在基准面上建立草图;

2、  启动“交叉曲线”命令,然后指定实体;

3、  确定后得到相交线,此时得到的是草图线,如下图。

 

由此可见,通过上述方法也能得到相交线,但是如果需要得到多条相交线,需要工程师手动建立多个基准面,然后重复使用上述相关命令创建相交线,费时费力,而且容易出错。

有没有更好的方案实现上述要求呢?SOLIDWORKS 2019版本提供“切片(切割工具)”功能,在该功能下,只需要工程师指定起始基准面,基准面的数量和距离,确定之后,SOLIDWORKS自动生成基准面、相交线,并且放到统一文件夹内,方便管理,是不是很方便呢?

下面两幅图展示了切片功能操作界面与得到的结果:

 


 

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优化大型装配体操作 | SOLIDWORKS 2019新功能揭密

工程师在日常的设计活动之中,对大型装配体的需求非常普遍。主要体现在两个方面:

第一,工程师在做复杂设计的时候,需要耗费大量的硬件资源。客户不得不频繁的升级更换硬件资源,导致客户IT维护成本增加。

 

第二,工程师在操作大型装配体时,生产效率比较低。比如移动查阅三维模型、装配并修改设计意图、制作装配体工程图等等。工程师常常下达一个指令,需要等很长时间都看不到效果,或者等到的是一个错误的结果。这种体验很容易让工程师崩溃,严重影响整个设计的进度,增加新产品开发的周期。

即将发布的新版本SOLIDWORKS 2019在原有大型装配体技术的基础上做了多方面的增强,让你体验飞一般的感觉。你可以以闪电般的速度打开如下图(天文观测站)这个规模的大型装配体,并获得流畅的浏览和查看体验。

 

除了完成浏览查看,SOLIDWORKS 2019更可以使你在流畅的环境下完成其他设计工作。你可以在大型设计审阅的模式下轻松完成诸如零部件配合、装配体显示、装配体修改、剖切测量等装配体操作。这将极大的改变工程师的工作体验,让设计更流畅,效率进一步提高。更为重要的是,这可以为企业创新设计带来更好的支持,缩短产品开发时间。

 

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SOLIDWORKS 2019新功能揭密 | 从“半截”倒角,怎么办?

在使用SOLIDWORKS 2018版本的实际设计过程中,大家可能经常遇到这样一个问题,那就是从“半截”倒角,如下图所示:

 

SOLIDWORKS 2018及之前版本,只能把整个边全部倒角,无法做到上图效果,为了达到设计要求,达索创作了先倒角然后再“修补”的方法,如下所示:

第一步:倒角

 

 

第二步:绘制草图

 

第三步:拉伸“修补”残缺部分

 

还有采用多实体的方法实现,如下所示:

第一步:创建基准面并分割零件

 

 

第二步:倒角

 

 

第三步:组合多实体

 

 

上述几种方法虽然最终也能达到设计要求,但是很显然,比较费时费力,一个简单的倒角,可能涉及到比较复杂的操作,并且如果一旦设计发生变更,修改设计模型是件相当痛苦的事,因为不能直接去修改倒角,而是修改倒角后的“修补”或者多实体,思路相反,容易造成混乱,对于时间比较久远的设计,修改时,更需要反复研究设计过程,相当痛苦。

 

 

好在SOLIDWORKS 2019版本对该部分推出新功能:支持沿模型边线创建指定长度的部分倒角,我们只需要指定边线,然后指定空余边线的长度,确定即可,当然也支持对指定长度的部分圆角。

提供给第三方装配体模型时如何进行模糊处理? | SOLIDWORKS 2019新功能揭密

不少企业工程师需要给上下游企业提供三维模型,为了保护企业知识产权,很多企业要求提供模型时对模型做“模糊”处理。对于单个零件来说,SOLIDWORKS提供了Defeature功能,Defeature可以把零件内部或者细小的实体做“模糊”处理,从而保护企业知识产权。

 

如下图所示,上下游企业一般只需要外形尺寸和关键安装位置尺寸,所以这样处理后既能满足上下游企业的需求,还能保护企业的知识产权,一举两得,操作简单,是比较完美的解决方案。

 

但是很多企业的产品不仅仅是一个零件,而是由多个零件组成的装配体,对于装配体有没有办法做“模糊”处理呢?

 

目前普遍采用的方法是人工处理,也就是工程师把内部零件逐个删除掉,或者把有保密要求的零件做数据修改,然后再另存成中间格式,这样看似可以,但是存在如下问题:

 

1、 费事费力,容易出错;

2、 采用中间格式,容易丢失数据,对方打开文件失败;

3、 人工删除零件后,装配体质量数据不对,容易造成错误。

所以工程师希望SOLIDWORKS能提供类似Defeature的装配体处理功能。好消息是SOLIDWORKS 2019版已经实现上述需求,工程师只需要将SOLIDWORKS装配体另存为零件,再根据零件的可见度(内部零件)、零件体积大小范围、零件是否是Toolbox零件、显示状态等“模糊”处理装配体,并且可以把装配体原始的质量属性写入另存成的零件(如下图所示)。

 

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怎样检查多实体的干涉问题? | SOLIDWORKS 2019新功能揭密

多实体是SOLIDWORKS的特色功能之一,也是很多工程师特别喜欢和常用的功能,相信大家用该功能一段时间之后,肯定有这样的疑惑:为什么要去检查多实体的干涉问题?如何快速检查多实体干涉?

 

 

以常用的焊件为例,SOLIDWORKS把每段型材认为是一个实体(如下图),如果型材剪裁不正确或者有遗漏,就会出现型材实体干涉问题。这种问题不容易发现,特别是在大型焊件设计的时候,干涉问题最终会导致型材设计错误,严重的会造成设计事故。另外在SOLIDWORKS Simulation内进行有限元分析时,要求必须剪裁正确,所以必须消灭多实体的干涉问题。

 

如何消灭多实体的干涉问题呢?目前常用的方法是借用装配体的“干涉检查”,方法如下:

第一步:把焊件放到装配体内;

第二步:启用装配体的“干涉检查”功能,勾选“包含多体零件干涉”,然后运行“干涉检查”。

 

 

第三步:发现干涉问题后,焊件零件内,修改设计;

第四步:返回装配体文件,继续“干涉检查”;

……

重复第三、四步,直至不存在干涉问题。

但是这样做非常麻烦而且浪费时间,如果“干涉检查”能直接在零件内检查多实体的干涉问题,就会省时省力。好消息是SOLIDWORKS 2019已经支持该功能更多功能和功能详解,敬请期待即将发布的SOLIDWORKS 2019新版本。

 

 

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