ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016 Bước 1: Chọn icon Apply Material  Chọn loại vật liệu → Apply → Close Hộp thoại Material... ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 201

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

I Giới thiệu SolidWorks Simulation: 2

II Các bước phân tích: 3

III Các kiểu phân tích: 5

3.1 Satlic 6

3.2 Thermal 17

3.3 Frequency 22

3.4 Buckling 25

3.5 Drop test 28

3.6 Fatigue study 30

3.7 Pressure Vessel Design study 33

3.8 Design study 34

3.9 Nonlinear study 38

3.10 Linear Dynamic study 41

3.11 Use 2D Simplification 45

3.12 Submodeling 49

IV Đánh giá kết quả phân tích: 52

4.1 Section Clipping: 52

4.2 Iso Clipping: 53

4.3 Mesh Sectioning: 54

4.4 Probe: 54

V Solidworks Simulation Tutorials: 55

VI Tạo một báo cáo: 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

GVHD: TRẦN MINH THẾ UYÊN

NGUYỄN VĂN SƠN

SVTH: ĐINH VĂN THUẬN

MSSV: 12144115

SOLIDWORK SIMULATION

I Giới thiệu SolidWorks Simulation:

SolidWorks Simulation là một hệ thống phân tích thiết kế đầy đủ được tích hợp trong SolidWorks® SolidWorks Simulation cung cấp một giải pháp toàn diện cho các kiểu phân tích về stress (ứng suất), frequency (tần số), buckling (mất ổn định), thermal (nhiệt), and optimization (tối ưu thiết kế) Mạnh mẽ bởi các tính toán cực kỳ nhanh, SolidWorks Simulation cho phép bạn giải quyết những vấn đề lớn một cách nhanh chóng chỉ với chiếc máy tính cá nhân của bạn SolidWorks Simulation được phân thành các gói sản phẩm khác nhau phục vụ cho các nhu cầu phân tích thiết kế riêng biệt của bạn SolidWorks Simulation cho phép bạn thử nghiệm một thiết kế và chạy nhiều lần lặp lại phân tích

SolidWorks Simulation rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường bằng cách tiết kiệm thời gian và công sức trong việc tìm kiếm các giải pháp tối ưu

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

II Các bước phân tích:

Bước 1: Khởi động SolidWork trong thư mục cài đặt

Bước 2: Lấy sản phẩm cần phân tích ở icon Open trong cửa sổ Solidwork ( hoặc

File>Open ) hoặc trong thư viện Design Library

Bước 3: Trong thẻ SOLIDWORK Add-Ins ta click chọn SOLIDWORK Simulation

Bước 4: Ta vào Simulation , chọn Study Advisor → New Study

Bước 5: Chọn kiểu phân tích thích hợp và click dấu check để chọn hoặc click dấu

để bỏ chọn

Note: Study Advisor ở Simulation tab trong Command Manager

là một công cụ để giúp đỡ người dùng xác định làm thế nào để tạo ra một nghiên cứu thích hợp Nó được chia thành các loại sau: nghiên cứu (Study), cơ quan và vật liệu (Bodies and Material), tương tác (Interactions), lưới và chạy phân tích (Mesh and Run), và kết quả (Results) The Simulation Advisor dẫn đường cho bạn bằng cách yêu cầu các câu hỏi cơ bản dẫn đến hành động đúng Theo mặc định, khi bạn bấm vào một công cụ trong Simulation CommandManager, nó tung ra cố vấn (advisior) có liên quan Tắt Study Advisor trong thẻ Simulation Options (Click )

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

III Các kiểu phân tích:

1 Static ( or Stress ) studies: Nghiên cứu

tĩnh học ( hoặc ứng suất )

2 Thermal studies: Nghiên cứu nhiệt

3 Frequency studies: Nghiên cứu tần số

4 Buckling studies: Nghiên cứu mất ổn

định

5 Drop Test studies: Nghiên cứu kiểm tra rơi tự do

6 Fatigue studies: Nghiên cứu mỏi

7 Pressure Vessel Design studies –

Nghiên cứu thiết kế bình áp suất

8.Design study – Nghiên cứu thiết kế:

9 Nonlinear studies: Nghiên cứu phi tuyến

10 Linear Dynamic studies: Nghiên cứu

động lực học tuyến tính

a) Modal time history studies: đề

xác định tải và đánh giá đáp ứng như một hàm của thời gian

b) Harmonic studies: xác định tải

như một hàm của tần số và đánh giá đáp ứng cao nhất tại các tần số hoạt động khác nhau

c) Random vibration studies: xác

định các tải ngẫu nhiên trong điều kiện của các PSD( power spectral density) và đánh giá đáp ứng trong điều kiện tổng các giá trị RMS ( root mean square) hoặc PSD tại các tần số khác nhau

11. : Nghiên cứu đơn giản hoá duới dạng 2D

12 Submodeling : Nghiên cứu các chi tiết cụ thể trong một cụm

lắp ráp nhiều chi tiết

3.1 Satlic

Nghiên cứu tĩnh học tính toán các chuyển vị, biến dạng, ứng suất, phản lực và sự phân bố hệ số an toàn Vật liệu sẽ bị phá hủy tại vị trí mà ở đó ứng suất vượt quá một mức độ nhất định Việc tính toán hệ số an toàn dựa trên một tiêu chuẩn về phá hủy Phần mềm cung cấp 4 tiêu chuẩn về phá hủy như vậy Nghiên cứu tĩnh học giúp bạn tránh được những phá hủy do ứng suất lớn Một hệ số an toàn thấp hơn mứa cho phép cho thấy sự phá hủy của vật liệu Những hệ số an toàn lớn trong một khu vực nào đó cho thấy ứng suất thấp và bạn có thể lấy bớt vật liệu trong những khu vực này

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Bước 1: Chọn icon Apply Material 

Chọn loại vật liệu → Apply → Close

Hộp thoại Material

Bước 2: chọn icon Fixtures

Advisor để chọn kiểu gá đặt, có 5

loại gá đặt

-Fixed Geometry : tại mặt phẳng gá

đặt chi tiết cố định chịu uốn

-Roller/Slider: Tại mặt phẳng gá đặt chi

tiết di chuyển tịnh tiến theo mặt X,Y

Click chọn mặt phẳng  click Click chọn mặt phẳng  click

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

- Advanced Fixtures: các phần gá đặt nâng cao

 Symmetry: đối xứng

 Cyclic Symmetry: đối xứng tròn

 On Flat Faces: tại mặt phẳng gá đặt chi tiết

di chuyển tịnh tiến theo t X,Y,Z

 Use Reference Geometry: Sử dụng Reference gá đặt chi tiết di chuyển tịnh tiến theo X,Y,Z

 On Cylindrical Faces: tại trục gá đặt chi tiết

di chuyển tịnh tiến và xoay theo X,Y,Z

 On Spherical Faces: tại tâm gá đặt chi tiết di

chuyển tịnh tiến và xoay theoX,Y,Z

- Fixed Hinge: tại mặt phẳng gá đặt

chi tiết xoay quanh một truc cố định

Click chọn mặt phẳng  click

- Elastic Support: chịu lực đàn hồi

Click chọn mặt phẳng, nhập giá trị vào ô Total  click

Bước 3: Sau khi chon điểm gá đặt ta chọn kiểu lực tác dụng trên icon External Loads

Bước 4: Click chuột phải vào Mesh  Create Mesh để tạo lưới cho chi tiết  Mesh

* External Loads Advisor: tải bên ngoài

* Force: ngoại lực tác dụng

* Torque: vặn, xoắn

* Pressure: áp suất

* Gravity: trọng lực

* Centrifugal Force: lực ly tâm

* Bearing Load: chịu tải

* Remote Load/Mass: tải điều khiển

* Distributed Mass: phân phối khối

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Mesh Parameters:

+Standar Mesh: Chia lưới theo tiêu chuẩn

+Global size: kích thước chung: thiết lập kích thước phần tử trung bình chung Phần mềm

gợi ý một giá trị mặc định dựa trên thể và diện tích bề mặt của mô hình

+Tolerance: dung sai: thiết lập giá trị dung sai Dung sai mặc định bằng 5% kích thước

phần tử chung

+Atutomatic transition: khi được chọn, chương trình sẽ tự động áp dụng chia lưới thủ

công đến các feature, hole, fillet có kích thước nhỏ, và các yếu tố yêu cầu chính xác cao

trong mô hình của bạn Bỏ chọn Automatic transition trước khi chia lưới một mô hình

lớn với nhiều feature và yếu tố nhỏ, để tránh việc tạo ra số lượng phần tử quá lớn

- Hiển thị thông tin lưới:

Click chuột phải vào Mesh và chọn Details

- Ẩn hoặc hiện lưới:

Click chuột phải vào Mesh và chọn hoặc

Và đây là kết quả chia lưới:

Bước 5: click icon Run This Study để tiến hành phân tích

Và đây là kết quả phân tích:

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Bước 6: Sau khi phân tích xong ta có 3 kết quả (Results): Nếu muốn xem mô phỏng lực

tác dụng ta click chuột phải vào một trong số các kết quả và chọn Animate

 Stress (-vonMises-): ứng suất của chi tiết

 Displacement (-Res disp-): chuyển vị của chi tiết

 Strain (-Equivalent-): độ biến dạng của chi tiết

Note: Để xem biểu đồ ứng suất, chuyển vị, biến dạng trong một hệ đơn vị khác, click chuột

Dưới Display, đặt Unit đến hệ đơn vị mong muốn (hay chỉnh thông

số mong muốn) và click

Mô phỏng hoạt động của các quá trình:

1 Cách 1: Click Plot Tools và chọn Animate

Cách 2: Click chuột phải vào icon dưới (ví dụ ) 

Click chuột phải chọn Animate

Theo mặc định, quá trình mô phỏng sẽ diễn ra qua lại liên tục Nó diễn ra từ thời điểm bắt đầu đến thời điểm kết thúc, sau đó, từ kết thúc đến bắt đầu, và tiếp tục lặp lại như vậy

2 Click để dừng quá trình mô phỏng

3 Click Loop , sau đó click để bắt đầu mô phỏng

Quá trình mô phỏng sẽ diễn ra trong một vòng lặp liên tục Nó diễn ra từ thời điểm bắt đầu đến thời điểm kết thúc, sau đó, lại từ thời điểm bắt đầu đến thời điểm kết thúc, và tiếp tục lặp lại như vậy

4 Click để dừng quá trình mô phỏng

5 Click

 Stress (-vonMises-): ứng suất của chi tiết  Displacement (-Res disp-): chuyển vị

của chi tiết

 Strain (-Equivalent-): độ biến dạng của chi tiết

Ví dụ:

+ Ta chọn Force với điểm đặt lực như hình và lực tác dụng là 3000N  Click dấu

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Cách 2: Ta check vào Selected direction trong Force/torque → chọn mặt để lực tác dụng và chiều của lực ta chọn trong phần Axis, Cylindrical Face for Direction như

hình dưới:

Sau khi đặt lực ta click Mesh and Run để chia lưới và tiến hành phân tích và ta có 3 kết

quả sau đây:

+ Ta chọn Torque: chọn nơi đặt lực như hình và cho lực tác dụng vào là 3000 N/m

Sau khi đặt lực ta click Run và ta có 3 kết quả:

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Đánh giá kết quả

Ta đánh giá kết quả bằng công cụ Plot Tools trên thanh công

cụ Trong Plot Tools có các chức năng sau:

 Section Clipping: mẫu cắt

 Probe: điểm dò

 List Selected: danh sách lựa chọn

 Animate: mô phỏng chuyển động của chi tiết

3.2 Thermal

Nghiên cứu nhiệt: tính toán nhiệt độ, garadient nhiệt, và dòng nhiệt dựa trên sự tạo nhiệt , dẫn nhiệt đối lưu và điều kiện bức xạ Nghiên cứu nhiệt giúp bạn tránh được những điều kiện nhiệt không mong muốn như quá nhiệt và nóng chảy

Trên thanh công cụ ta có các icon:

Bước 1: Chọn vật liệu như các study trên, ví dụ này ta chọn là Ductile Iron

Bước 2: Chọn icon Thermal Loads

Temperature: Nhiệt độ Convection: Đối lưu Heat Power: Nhiệt năng Heat Flux: Dòng nhiệt Radiation: Bức xạ nhiệt

Trong môi trường Convection hay Radiation để làm môi trường sinh nhiệt, ví dụ

ta chọn Convection với nơi đặt như hình và Convection Coefficient (hệ số đối lưu) là

2000 (W/m^2)K và Bulk Ambient Temperature (thang đo nhiệt) là 2000 Kelvin

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Tiếp theo ta chọn nguồn năng lượng tác dụng là Heat Flux hay Heat Power, ví

dụ ta chọn Heat Flux với 2000W/m^2

Bước 3: Click chuột phải vào Mesh  Create Mesh để tạo lưới cho chi tiết  Click

Bước 4: Click Run và ta có kết quả:

Ví dụ khác: Ta chọn Heat Flux với 1000W/m^2 và Radiation với nhiệt độ là 1000K với Emissivity (độ phát xạ từ 0 → 1)

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Ví dụ: Ta chọn Radiation với nhiệt độ là 1000K và ta chọn Heat power là 20000W

3.3 Frequency

Nghiên cứu tần số: một vật thể bất kỳ luôn có xu hướng tự dao động ở những tần số nhất định gọi là tần số tự nhiên, hay tần số cộng hưởng tần số tự nhiên thấp nhất gọi là tần số cơ bản, với mỗi tần số tự nhiên vật thể có một hình dáng nhất định gọi là mode shape Phân tích tần số tính toán các tần số tự nhiên và các mode shape tương ứng

Trên thanh công cụ ta có các icon, các bước thực hiện tương tự như Statlic:

Bước 1:chọn vật liệu như bước 1 của Static , ví dụ ta chọn Alloy Steel

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Bước 2: chọn kiểu gá đặt như bước 1 của Static, ví dụ ta chọn Fixed Geometry và cố

định ở 2 đầu chi tiết → click

Bước 3: Tạo Mesh như Static

Bước 4: click Run

Bước 5: Ta có các kết quả chuyển vị sau:

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

3.4 Buckling

Nghiên cứu mất ổn định: mất ổn định liên quan đến những chuyển vị đột ngột gây

ra bởi các tải trọng dọc trục Những cấu trúc mỏng chịu tải dọc trục có thể bị phá hủy do mất ổn định tại những vị trí mà cường độ tải vẫn thấp hơn mức cho phép để có thể gây ra phá hủy vật liệu

Mất ổn định có thể xảy ra trong các mode khác nhau dưới tác dụng của các mức tải khác nhau Trong nhiều trường hợp, chỉ cần quan tâm những tải mất ổn định thấp nhất Nghiên cứu mất ổn định có thể giúp bạn tránh được những phá hủy do mất ổn định gây ra

Trên thanh công cụ ta có các icon:

Bước 1: Chọn vật liệu Apply Material , ví dụ ta chọn Gray Cast Iron trong phần Iron

Bước 2: Chọn kiểu gá đặt click icon Fixtures Advisor → Fixed Geometry

Ví dụ ở đây ta chọn nơi gá định vị là các điểm nối giữa các thanh → click

Bước 3: Chọn lực tác dụng click icon , ví dụ ta chọn kiểu trọng lực Gravity và điểm đặt

lực được cho sẵn → click

Bước 4: Tạo Mesh phần mềm tự tạo ta không thề điều chỉnh như các study trên

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Bước 5: click Run → Results ta chỉ có một kết quả chuyển vị

3.5 Drop test

Nghiên cứu kiểm tra rơi tự do: đánh giá ảnh hưởng của một vật thể hay tổ hợp các vật thể rơi xuống một sàn cứng Bạn có thể dùng nghiên cứu kiểm tra rơi tự do để mô phỏng tác động của một mô hình rơi tự do xuống một sàn cứng

Trên thanh công cụ ta có các icon:

Bước 1: Click chuột phải vào chi tiết part → Apply Material to All Bodies để chọn vật liệu, ví dụ ta chọn PP Copolymer

Bước 2: Tạo Mesh

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Bước 3: Nhấp chuột phải vào Setup → Define/Edit

Drop heigh: độ cao

Velocity at impact: vận tốc

Ví dụ: Ta chọn Drop heigh Click vào Gravity chọn cạnh hoặc

mặt để biết chiều rơi xuống, ở thanh Heigh ta thay đổi thông số độ

cao là 15000mm so với tâm chi tiết là From centroid hay ta có thể chọn độ cao tại điểm thấp nhất của chi tiết là From lowest point

Bước 4: Click ta có kết quả: Vào Animate để xem quá trình mô phỏng

*Click chuột phải vào 

để thay đổi thời gian rơi

3.6 Fatigue study

Nghiên cứu mỏi: Một tải tác động lặp đi lặp lại theo chu kỳ sẽ làm đối tượng nghiên cứu suy yếu dần theo thời gian, ngay cả khi ứng suất gây ra bởi tải đó nhỏ hơn ứng suất giới hạn cho phép Hiện tượng này được gọi là tính mỏi

Các nghiên cứu cấu trúc tuyến tính và phi tuyến đều không dự đoán được phá huỷ

do mỏi; chúng chỉ tính toán đáp ứng của mô hình trong các điều kiện biên nhất định; với các giả định phân tích đó, nếu ứng suất nằm trong giới hạn cho phép, chúng sẽ kết luận rằng thiết kế này là an toàn Các nghiên cứu này không tính đến số lần tác động của tải Trong khi đó, nghiên cứu mỏi đánh giá thời gian tiêu thụ của một sản phẩm dựa trên các

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

Trên thanh công cụ ta có các icon:

Bước 1: Chạy lệnh Static trước khi tới lệnh Fatigue, ví dụ một chi tiết bất kỳ chạy Static

ta được kết quả như hình sau:

đã chạy trong Static  Click

Bước 4: Click Run ta có được kết quả:

Bước 3: Click chuột phải vào part chọn

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG SOLIDWORK 2016

3.7 Pressure Vessel Design study:

Nghiên cứu thiết kế bình áp suất: kết hợp các kết quả của ngiên cứu tĩnh học với các hệ số mong muốn Mỗi nghiên cứu tĩnh bao gồm một tập hợp các tải khác nhau tương ứng với các kết quả khác nhau Nghiên cứu thiết kế bình áp suất kết hợp các kết quả nghiên cứu tĩnh bằng cách sự dụng một sự kết hợp đại số tuyến tính hoặc căn bậc 2 của tổng các bình phương (SRSS)

Bước 1: Phải thực hiện trước 2 static study (phải gá đặt giống nhau và cùng 1 lực tác