Pro/MECHANICA – statyczna analiza

wytrzymałościowa oraz

wytrzymałościowa oraz

optymalizacja materiałowa

Na przykładzie Pro/ENGINEER Wildfire 5 M020.

1. Wstęp

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

2

1. Wstęp

Pro/MECHANICA jest częścią programu Pro/ENGINEER. Jest to moduł CAE,
który wykorzystuje metodę elementów skończonych typu P, co pozwala na
uzyskanie dokładnych wyników w bardzo krótkim czasie i przy wykorzystaniu
niewielkich zasobów sprzętowych.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

3

Różnice pomiędzy zastosowanie elementów
liniowych i elementów typu P na przykładzie
zginanej belki.

Zależność pomiędzy stopniem wielomianu a dokładnością obliczeń.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

4

2. Przygotowanie modelu

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

5

Progam Pro/ENGINNER Wildfire 5.0 zaraz po uruchomieniu.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

6

Tworzenie nowego projektu.

1. Klikamy na ikonę:

2. Definiujemy typ, podtyp oraz nazwę części/złożenia:

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

7

3. Klikamy na przycisk OK.

Okno nowego projektu.

Drzewo modelu.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

8

Początek układu współrzędnych

Płaszczyzny:
Top(XZ), Front(XY), Right(YZ)

Paski narzędzi podstawowych

1. Tworzymy nowy Sketch na płaszczyźnie FRONT.
2. Rysujemy 2 prostopadłe do siebie linie proste o wymiarach podanych poniżej.

Oznaczenie linii poziomej

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

9

Oznaczenie linii pionowej

1. Wybieramy narzędzie Variable Section Sweep i zaznaczamy narysowany Sketch1.

Należy również zmienić kierunek żółtej strzałki tak aby jej początek był w punkcie 0,0,0.
Robimy to przez jej naciśnięcie. (a)

2. Klikając prawym przyciskiem na obszarze roboczym (klikamy i chwilę przytrzymujemy )

i wybieramy opcję Constant Section.

3. Ponownie klikamy prawym przyciskiem i wybieramy opcję Sketch.
4. Tworzymy zarys przekroju poprzecznego kątownika. (b)

a)

b)

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

10

5. Z górnego menu wybieramy opcję Sweep as Solid:
6. Zatwierdzamy poprzez kliknięcie:
7. Zapisujemy plik.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

11

1. Tworzymy nowy plik (Part-Solid)
2. Na płaszczyźnie FRONT tworzymy poniższy Sketch.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

12

3. Uruchamiamy funkcję Extrude i tworzymy wyciągnięcie o grubości 10 mm.
4. Zapisujemy plik.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

13

1. Tworzymy nowe złożenie (File->New->Assembly->Design)
2. Dodajemy części stworzone wcześniej przyciskiem:
3. Zapisujemy plik.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

14

3. Ustalamy więzy (jak na obrazkach poniżej).

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

15

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

16

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

17

3. Statyczna analiza wytrzymałościowa

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

18

1. Ustawiamy odpowiednie jednostki (File->Properties)
2. W polu Units wybieramy opcje milimeter Newton second (mmNs)

I wybieramy opcje Convert diemnsion.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

19

1. Uruchamiamy moduł Pro/Mechcanica (Aplications->Mechanica)
2. Definiujemy siłe: Insert->Force/Moment Load
3. Zaznaczamy płaszczyznę na dłuższym boku kątownika.
4. Ustalamy siłę -490.5N na osi Y (odpowiada 50 kg).

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

20

1. Definiujemy utwierdzenie Insert->Displacement Constraint
2. Zaznaczamy płaszczyznę na krótszym boku.
3. Zatwierdzamy OK.
Możemy tu również zdefiniować translacje oraz obroty wokół dowolnej osi. W naszym

przypadku jest to zbędne.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

21

1. Definiujemy materiał: Properties->Materials
2. Przykładowo wybieramy stop aluminium AL6061
3. Klikamy na strzałkę w prawo a następnie na OK

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

22

1. Przypisujemy materiał do elementów. Properties-> Material Assignment
2. Naciskamy przycisk CTRL i wybieramy obie części a następnie klikamy OK.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

23

Podział na elementy skończone.
1. Wybieramy z menu AutoGEM->Create.
2. Z listy wybieramy Volume
3. Klikamy na ikonę kursora i zaznaczamy obydwa elementy prostokątem.
4. Klikamy OK a następnie Create.
5. Po stworzeniu w oknie AutoGEMa wybieramy File->Save Mesh.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

24

Tworzenie nowej analizy wytrzymałościowej.
1. Wybieramy z menu Analysis->Mechanica Analyses/Studies.
2. W nowym oknie tworzymy nową analizę statyczna. File->New Static
3. Konfigurujemy jak na poniższym obrazku.

Nazwa analizy

Utwierdzenia

Obciążenia

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

25

Stopień wielomianu solvera

Dokładność w procentach

Konfigurujemy zasoby pamięciowe używane przez program. Run->Settings
Podajemy ok. połowę fizycznej pamięci dostępnej w komputerze.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

26

1.Uruchamiamy analizę. Run->Start.
2. Uruchamiamy okno podglądu solvera . Info->Status…

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

27

1. Po ukończonej analizie klikamy na ikonę:
2. Z rozwijanej listy wybieramy interesująca nas analizę (Przemieszczenia, Naprężenia itp.)
3. Klikamy OK and Show.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

28

Wynik analizy z zaznaczonym największym naprężeniem.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

29

Wynik analizy z zaznaczonym największym przemieszczeniem.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

30

4. Optymalizacja materiałowa.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

31

Tworzymy nową optymalizację.
File->New Optimalization Design Study

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

32

1. Klikamy na przycisk:
2. Wybieramy interesujące nas kryterium (np. naprężenia zredukowane).
3. Klikamy OK.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

33

Definiujemy maksymalne naprężenia jakie mogą powstać w elemencie.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

34

Klikamy na:

Wybieramy kątownik a następnie wybieramy interesujący nas wymiar do optymalizacji.
W naszym wypadku jest to grubość kątownika.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

35

Uruchamiamy analizę.
Po chwili otrzymujemy wyniki:

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

36

Naprężenia zredukowane w nowym przekroju:

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

37

Prezentacja ta jest jedynie wstępem do programu Pro/ENGINEER oraz modułu
Pro/MECHANICA. Możliwości tego modułu są (jak na wbudowany w program CAD)
ogromne.
Możemy analizować również dynamikę układów, wyboczenia, zmęczenie materiału,
odkształcenia termiczne itp.

Kamil Olszewski AiR gr. 3.

38