01 - Tutorial SolidWorks SimulationXpress

Simulaci de Mquines i Processos Tutorial SolidWorks SimulationXpress

EUETIB- UPC Pgina 1 de 12 E01

Perspectiva general de SolidWorks SimulationXpress SolidWorks SimulationXpress ofrece una herramienta de primer pase de fcil uso para el anlisis de tensiones para los usuarios de SolidWorks. SimulationXpress ayuda a reducir el coste y el tiempo de salida al mercado de los productos gracias a la realizacin de pruebas informticas de los diseos, evitando as tener que hacer pruebas de campo.

Si SolidWorks Simulation est instalado en el sistema, desactvelo de la lista Complementos de programas de software compatibles para poder abrir SimulationXpress.

Los resultados utilizados en estas lecciones, como por ejemplo para Factor de seguridad, slo tienen fines

ilustrativos. Los resultados obtenidos por usted pueden variar.

EJERCICIO 1

Funcionalidad bsica de SolidWorks SimulationXpress Esta leccin utiliza el modelo de un gancho sencillo para introducir los siguientes temas:

Inicio de SolidWorks SimulationXpress

Aprender los pasos bsicos del anlisis de diseo

Evaluar la seguridad del diseo

Evaluar la precisin de los resultados

Documentar su proyecto

El gancho, hecho de acero aleado, est fijo en el taladro y cargado con una fuerza de 1500 libras, como se muestra



Abrir el gancho 1. Abra dir_de_instalacin>\samples\tutorial\cosmosxpress\aw_hook.sldprt

2. Haga clic en Archivo > Guardar como y guarde el archivo de pieza como aw_hook-test.SLDPRT. Esto le permite volver a utilizar el archivo original.

Iniciar SimulationXpress y configurar opciones

Haga clic en Asistente para anlisis SimulationXpress o en Herramientas > SimulationXpress. Se abre el asistente de SimulationXpress.

En la pantalla de bienvenida, defina el sistema predeterminado de unidades para SimulationXpress, especifique una carpeta para guardar los resultados del anlisis y configure las opciones del trazado de resultados.

Aunque se selecciona un sistema de unidades especfico como el predeterminado, se siguen pudiendo utilizar otras unidades en cada paso del anlisis.

Para configurar las opciones de anlisis:

1. Haga clic en Opciones.

2. Configure el Sistema de unidades en Ingls (IPS).

3. Haga clic en para ir a la carpeta donde desee guardar los resultados del anlisis y, a continuacin, haga clic en Aceptar.

4. Seleccione Mostrar anotacin para los valores mximo y mnimo en el trazado de resultados.

5. Haga clic en Aceptar.

6. Haga clic en Siguiente.

Aplicar sujeciones El paso Sujeciones permite especificar cmo se soporta la pieza.

Para fijar la cara del taladro:

1 Haga clic en Agregar una sujecin.

2 En la zona de grficos, haga clic en la cara del taladro.

La Cara aparece en el cuadro de seleccin en el PropertyManager Sujecin y los smbolos de sujecin aparecen en la cara seleccionada.



3. Haga clic en

Aparece Fijo-1 en el gestor de diseo del SimulationXpress y se muestra una casilla de verificacin junto a Sujeciones, en el panel superior del asistente de SimulationXpress, que indica que el paso ha finalizado.


Aparece el paso Cargas.

Aplicar cargas Ahora aplique una fuerza de 3000 libras hacia abajo.

Para aplicar la fuerza:

1. Haga clic en Agregar una fuerza.

2. En la zona de grficos, seleccione las dos caras que se indican en la figura. Aparece Cara y Cara en el cuadro de seleccin en el PropertyManager Fuerza.

3. Active Direccin seleccionada:

4. Haga clic en Plano2 en el gestor de diseo del FeatureManager.

Aparece Plano2 en la casilla Plano para direccin. Observe que la direccin de la fuerza es ascendente.

5. Seleccione Invertir direccin. Se invierte la direccin de la fuerza.

6. Escriba 1500 para la fuerza. SimulationXpress aplica 1500 libras a cada una de las caras seleccionadas por un total de 3000 libras.

7. Haga clic en

Aparece Fuerza-1 en el gestor de diseo del SimulationXpress y se muestra una casilla de verificacin junto a Cargas, en el panel superior del asistente de SimulationXpress, que indica que el paso ha finalizado.

8. Haga clic en Siguiente. Aparece el paso Material.



Asignacin de material En este paso, asigne un material a la pieza desde la Biblioteca de materiales de SolidWorks. El gancho est hecho de Acero aleado.

Para asignar el material Acero aleado a la pieza:

1. Haga clic en Elija el material.

2. En el cuadro de dilogo Material:

a. Expanda Materiales de SolidWorks.

b. Expanda la categora Acero.

c. Seleccione Acero aleado.

3. Haga clic en Aplicar y, a continuacin, haga clic en Cerrar.

SimulationXpress asigna Acero aleado a la pieza, este material aparece en el asistente de SimulationXpress y se muestra una casilla de verificacin junto a Material, en el panel superior del asistente, que indica que el paso ha finalizado.

4. Haga clic en Siguiente. Aparece el paso Ejecutar.

Analizar el modelo Para analizar la pieza:

1. Haga clic en Ejecutar simulacin para aceptar las configuraciones de malla predeterminadas. Da comienzo el anlisis y aparece un indicador de progreso.

Ms detalles acerca del proceso de mallado

Al finalizar el anlisis, aparece en la zona de grficos una animacin de la pieza deformada y una marca de verificacin junto a Ejecutar y Resultados en el asistente de SimulationXpress.

1 Despus de ver la animacin, haga clic en Detener animacin

2 Haga clic en S, continuar para ver los resultados.

Ver los resultados El paso Resultados muestra el factor mnimo de seguridad del modelo de aproximadamente 7.6. Esto significa que no se espera que el modelo falle bajo las cargas y sujeciones especificadas.

Calcular la fuerza mxima

Con base en la suposicin esttica lineal del anlisis de esfuerzos, podemos calcular la fuerza mxima como sigue:

Fuerza aplicada en cada cara = 1500 libras

Factor mnimo de seguridad aproximado = 7.6

En general, las regiones crticas de la pieza empiezan a ceder si se aplica una nueva carga igual a la actual multiplicada por el factor de seguridad mnimo obtenido.

En este caso, las regiones crticas de la pieza empezarn a ceder si aplicamos una fuerza aproximada de 1500 X 7.6 = 11,400 libras a cada una de las dos caras.



Cambiar el tamao del elemento de mallado Para estudiar los efectos de cambiar el tamao de elemento sobre los resultados, cambie el tamao de elemento predeterminado y vuelva a analizar la pieza.

Para cambiar el tamao de elemento y volver a analizar la pieza:

1 Haga clic en Ejecutar en la parte superior del asistente de SimulationXpress.

2 Haga clic en Cambiar la configuracin.

3 Haga clic en Cambiar la densidad de malla.

Una advertencia informa de que si vuelve a generar la malla, se borrarn los resultados.

4 Haga clic en Aceptar para cerrar la advertencia.

5 En el PropertyManager Malla, en Densidad de malla, arrastre el control deslizante hasta el extremo derecho.

6 Haga clic en la casilla de verificacin para generar una nueva malla del modelo.

7 Haga clic en Siguiente.

8 Haga clic en Ejecutar simulacin para volver a ejecutar los anlisis.

El nuevo factor de seguridad es de 7,7 lo que representa una diferencia inferior al 2% con respecto al primer dato de 7,6. El hecho de que la diferencia sea pequea indica que los resultados anteriores son precisos.

Ver un trazado de esfuerzos equivalentes Para ver los esfuerzos:

1. En el asistente de SimulationXpress, haga clic en Mostrar tensin de von Mises. El programa muestra el trazado de esfuerzos equivalentes.

Se genera el trazado de tensiones sobre la deformada. Para ilustrar la forma deformada, SimulationXpress ajusta la escala de la deformacin mxima en el 10% de la diagonal del cuadro delimitador.

Se muestran las anotaciones para la tensin mnima y mxima de von Mises porque se seleccionaron en Opciones y un marcador de lmite elstico aparece en la parte inferior de la leyenda de trazado.

2. Haga clic en las opciones Reproducir Animacin / Detener Animacin para obtener un trazado de tensiones animado.



Ver el trazado de desplazamiento resultante

Para ver el desplazamiento resultante:

1. En el asistente de SimulationXpress, haga clic en Mostrar desplazamiento.

Puede animar el trazado de desplazamiento resultante al igual que el de tensin equivalente.

2. Haga clic en Terminado el examen de resultados.

Generar un informe de anlisis Para generar un informe en formato de Microsoft Word:

1. Haga clic en Generar informe.

2. En el cuadro de dilogo Configuracin de informe, haga clic en Generar. Se muestra el informe y se guarda en la ubicacin mostrada.

3. Cierre el informe.

Salir de SimulationXpress y guardar la sesin de anlisis 1. Haga clic en

para salir de SimulationXpress. Aparece un mensaje preguntndole si desea guardar los datos de SimulationXpress.

2. Haga clic en S para guardarlos. Al abrir la pieza y ejecutar SimulationXpress, los datos volvern a estar disponibles.

FIN EJERCICIO 1



EJERCICIO 2

Utilizar el anlisis para guardar material Esta leccin introduce los siguientes temas:

Definir sus propias propiedades de materiales en SolidWorks

Cambiar la geometra de su diseo para guardar material

Abrir la pieza del brazo de control 1. Abra \samples\tutorial\cosmosxpress\aw_control_arm.sldprt .

2. Haga clic en Archivo > Guardar como y guarde el archivo de pieza como aw_contrl_arm-test.SLDPRT. Esto le permite no modificar el archivo original. El brazo de control est fijo en la supercie del taladro mayor y est sometido a fuerza en el taladro pequeo.



Asignar material exterior a SimulationXpress Agregue un material con las siguientes propiedades fsicas a una biblioteca de materiales personalizada y asgnelo a la pieza.

Propiedad Valor (unidades)

Mdulo elstico 1,2e11 N/m

Coeficiente de Poisson 0.3

Lmite elstico 5e8 N/m

Densidad de masa 7500 Kg/m

Al estar todos los materiales en unidades del sistema de unidades mtrico (MKS), seleccione este sistema de unidades como predeterminado.

Configurar el sistema de unidades del documento Para configurar las unidades predeterminadas:

1. En el gestor de diseo del FeatureManager, haga clic con el botn derecho del ratn en el nombre de la pieza en la parte superior y seleccione Propiedades de documento. Aparece el cuadro de dilogo Propiedades de documento.

2. Haga clic en Unidades.

3. En Sistema de unidades, seleccione MKS (metro, kilogramo, segundo).


Agregar un nuevo material y asignarlo Para agregar un material a una nueva base de datos de materiales y asignarlo a la pieza:

1. Haga clic en Editar material

(barra de herramientas Estndar). Aparece el cuadro de dilogo Material.

2. Para crear una nueva base de datos de materiales:

a. Haga clic con el botn derecho del ratn en el panel izquierdo y seleccione Nueva biblioteca.

b. En Nombre de archivo, escriba un nombre para la nueva base de datos de materiales, por ejemplo, Mis materiales y haga clic en Guardar.

3. Para crear una nueva categora de materiales:

a. Haga clic con el botn derecho del ratn en el nombre de la nueva base de datos de materiales y, a continuacin, seleccione Nueva categora.

b. Escriba un nombre; por ejemplo Materiales_parecidos_al_acero.



4. Para crear un nuevo material cuya base sea Acero aleado, siga estos pasos:

a. Expanda Materiales de SolidWorks, haga clic en el signo ms situado junto a Acero, haga clic con el botn derecho en Acero aleado y, a continuacin, seleccione Copiar.

b. Haga clic con el botn derecho en la nueva categora y elija Pegar.

c. Haga clic con el botn derecho en la copia de Acero aleado, seleccione Renombrar y escriba un nombre, por ejemplo Acero 1.

5. Para modificar las propiedades de material, en la pestaa Propiedades, haga clic, haga una pausa y vuelva a hacer clic en el valor para cada una de las siguientes propiedades y escriba los nuevos valores:

Mdulo elstico: 1.2e11

Coeficiente de Poisson: 0.3

Densidad: 7500

Lmite elstico: 5e8

6. Haga clic en Guardar, Aplicar y, a continuacin, en Cerrar.

Acero 1 se asigna a la pieza.

Iniciar SimulationXpress y configurar opciones Haga clic en Asistente para anlisis SimulationXpress

o en Herramientas > SimulationXpress. Se abre el

asistente de SimulationXpress.

Para configurar las opciones de anlisis:

1. Haga clic en Opciones.

2. Configure el Sistema de unidades en SI.

3. Haga clic en para navegar hasta la carpeta y haga clic en Aceptar.

1. Seleccione Mostrar anotacin para los valores mximo y mnimo en el trazado de resultados.





Aplicar sujeciones

Para fijar el taladro grande:

1. Haga clic en Agregar una sujecin.

2. En la zona de grficos, haga clic en la cara del taladro grande. Aparece Cara en el cuadro de seleccin.

3. Haga clic en

Aparece Fijo-1 en el gestor de diseo del SimulationXpress y se muestra una

casilla de verificacin junto a Sujeciones, en el panel superior del asistente de SimulationXpress.

4. Haga clic en Siguiente. Aparece el paso Cargas.

Aplicar cargas

En este paso, se aplica una fuerza de 4000 Newton a la cara superior cilndrica del taladro pequeo. La cara del taladro pequeo se parte mediante el comando Lnea de particin.

Para aplicar la fuerza:

1. Haga clic en Agregar una fuerza.

2. En la zona de grficos, haga clic en la cara que se indica en la figura.

Utilice Girar vista para ubicar la cara. Aparece Cara en el cuadro de seleccin.

3. Active Direccin seleccionada:

4. En el gestor de diseo del FeatureManager, haga clic en Superior. Aparece Superior en la casilla Plano para direccin.

5. Escriba 4000 como la magnitud de la fuerza.

6. Haga clic en

Aparece Fuerza-1 en el gestor de diseo del SimulationXpress y se muestra una casilla de verificacin junto a Cargas, en el panel superior del asistente de SimulationXpress.

7. Haga clic en Siguiente. Aparece el paso Material.



Asignar material El material actual de la pieza es Acero 1.

Haga clic en Siguiente. Aparece el paso Ejecutar.

Analizar el modelo 1. Haga clic en Ejecutar simulacin para aceptar las configuraciones de malla predeterminadas.

Al finalizar el anlisis, aparece en la zona de grficos una animacin de la pieza deformada y una marca de verificacin

junto a Ejecutar y Resultados en el asistente de SimulationXpress.

2. Despus de ver la animacin, haga clic en Detener animacin

3. Haga clic en S, continuar para ver los resultados.

Visualizacin de resultados El paso Resultados muestra el mnimo factor de seguridad del modelo bajo los efectos de la carga especificada y la restriccin de 6,49. Esto significa que no se espera que el modelo falle bajo las sujeciones y carga definidas.

Para evaluar la seguridad de varias regiones del modelo basadas en un valor especfico para el factor de seguridad, por ejemplo 8, escriba en la casilla 8 y haga clic en Mostrar a continuacin dnde est el factor de seguridad (FDS).

Las regiones en color azul tienen factores de seguridad superiores a 8, luego son muy seguras. Las regiones en color rojo tienen factores de seguridad inferiores a 8.

Un examen de la distribucin del factor de seguridad muestra que se puede eliminar material de regiones con valores altos de factor de seguridad sin que ello afecte a la seguridad de la pieza.

Eliminar material de la pieza En esta seccin, se eliminar material del brazo de control editando la definicin de la operacin Cut-Extrude2.

Para eliminar material de la pieza:

1. En el gestor de diseo del FeatureManager, haga clic con el botn derecho del ratn en Cortar-Extruir2 y seleccione Editar operacin. Aparece el Cortar-Extruir2 de PropertyManager.

2. En Direccin1, seleccione Por todo.

3. Haga clic en

A continuacin se muestra la pieza modificada.

Para ver la pieza modificada, haga clic en la pestaa Modelo en la parte inferior de la zona de grficos.



Analizar la pieza modificada Puesto que la geometra del modelo ha cambiado, debe analizar la pieza modificada para evaluar los resultados.

aparece junto a Resultados en el gestor de diseo de SimulationXpress e indica que es necesario volver a analizar la pieza y que los resultados existentes no pertenecen a la geometra actual.

Para analizar la pieza modificada:

1. Haga clic en Volver a ejecutar el estudio.

2. Cuando termine de examinar la animacin, haga clic en S, continuar.

El nuevo factor mnimo de seguridad se muestra como de aproximadamente 1.40.

Generar un archivo de eDrawings con los resultados del anlisis Puede ver y animar los resultados en el visor de SolidWorks eDrawings. Tambin puede crear un documento para enviarlo a otras personas.

Para generar un archivo de eDrawings con los resultados del anlisis:

1 Haga clic en Terminado el examen de resultados.

2 Haga clic en Generar archivo de eDrawings. Aparece el cuadro de dilogo Guardar como.

3 Haga clic en Guardar para aceptar el nombre base predeterminado del archivo de eDrawings.

Se abre el visor de eDrawings para mostrar el trazado de esfuerzos equivalentes. Tambin puede ver el desplazamiento, la deformacin y el trazado del factor de seguridad.

Salir de SimulationXpress

1. Haga clic en

para salir de SimulationXpress. Aparece un mensaje preguntndole si desea guardar los datos de SimulationXpress.

2. Haga clic en S para guardarlos.

FIN EJERCICIO 2

01 - Tutorial SolidWorks SimulationXpress

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