Анализ механических систем и конструкций

Анализ механических
систем и конструкций

Прокрутите

Анализ механических систем: С чего начинается жизненный цикл продукта в современных условиях

 

Структурный анализ можно организовать самыми разными способами. Структура может подвергаться статическим и динамическим нагрузкам, ограничениям и силам, для которых можно провести стационарный, переходный, модальный или частотный анализ. Эти виды анализа выполняются путем моделирования твердых тел, оболочек, балок, ферм, плит и мембран с построением сетки из различных элементов: например, тетраэдров и шестигранников. После решения модели можно изучать, оптимизировать и проверять механическую конструкцию или систему, используя различные результаты моделирования и аналитические инструменты.

Прокрутите вниз эту галерею, чтобы ознакомиться с примерами из различных областей механики.

Структурный анализ

Структурный анализ можно организовать самыми разными способами. Структура может подвергаться статическим и динамическим нагрузкам, ограничениям и силам, для которых можно провести стационарный, переходный, модальный или частотный анализ. Эти виды анализа выполняются путем моделирования твердых тел, оболочек, балок, ферм, плит и мембран с построением сетки из различных элементов: например, тетраэдров и шестигранников. После решения модели можно изучать, оптимизировать и проверять механическую конструкцию или систему, используя различные результаты моделирования и аналитические инструменты.

Избранная история успеха (PDF)

Анализ подводных кабелей и шланг-кабелей

JDR Cables (Кембриджшир, Великобритания)

Continuum Blue (Хенгойд, Великобритания)

Читать историю успеха (англ.)

Избранная история успеха (PDF)

Оптимизация встроенных датчиков контроля давления в шинах

Schrader Electronics (Северная Ирландия, Великобритания)

Читать историю успеха (англ.)
 

Избранное видео (обучающее)

В этом видео показано решение типовой задачи по моделированию механики конструкций – расчет давления в гаечном ключе при приложении крутящего момента к закрученному болту.

Подробнее о структурном анализе:
Модуль Механика конструкций

Нелинейные материалы

Когда структура подвергается нагрузкам, превышающим допустимый уровень, зависимость деформации от давления становится нелинейной. К нелинейному поведению материала могут также приводить рабочие условия: например, высокая температура и давление. В этих случаях требуются более продвинутые модели материалов, поэтому в вашем распоряжении множество моделей пластичности, сверхупругости, вязкопластичности и ползучести, которые можно использовать при структурном анализе. Это относится как к анализу промышленных изделий, так и к геомеханическим задачам.

Избранная модель (документация в PDF)

Пластическая деформация биомедицинского стента при его растягивании.

Читать документацию (англ.)

Избранная модель (документация в PDF)

В этой модели изучаются материалы, чувствительные к температуре. Резкие колебания температуры (вверху) могут привести к высоким нагрузкам (внизу).

Читать документацию (англ.)
Compression of an Elastoplastic Pipe

Избранная модель (документация в PDF)

Круглая труба из упругопластического материала зажата между двумя плитами, что иллюстрирует сильную пластическую деформацию при механическом контакте.

Читать документацию (англ.)

Тепловое напряжение и деформация

Нагрев механической структуры приводит к ее расширению и деформации. Если расширение структуры чем-то сдерживается или теплопередача происходит очень быстро, внутри структуры нарастает тепловое напряжение. Чтобы структура не деформировалась окончательно, ее нужно охлаждать. Однако при производстве узла или агрегата избежать теплового напряжения не всегда возможно, поэтому его нужно анализировать и рассчитывать до применения к структуре или изделию.

Избранная история успеха (PDF)

Ugitech оптимизирует сталелитейное производство с помощью COMSOL Multiphysics

Ugitech S.A. (Южин, Франция)

Читать историю успеха (англ.)

Избранная история успеха (PDF)

Компания Boeing моделирует термическое расширение в композитах с сетчатой металлической фольгой для защиты воздушных судов от ударов молнии

Boeing (штат Вашингтон, США)

Читать историю успеха (англ.)
 

Избранное видео (обучающее)

Посмотрите, как в интерфейсе Thermal Stress (Тепловое напряжение) ПО COMSOL Multiphysics оцениваются смещение, температура и механическое напряжение для модели лопатки статора.

Тепловое напряжение можно изучать и анализировать с помощью:

Модуль «Теплопередача»   Модуль Механика конструкций  

Динамика многотельных структур

Как правило, реальные механизмы состоят из большого числа компонентов или тел, образующих множество соединений. Вместо того чтобы решать такие конструкции как совокупность компонентов с разнородными связями, лучше воспользоваться динамикой многотельных структур, которая моделирует поведение различных типов соединений через стандартные ограничения. При анализе динамики многотельных структур одни компоненты условно считаются твердыми, а другие могут подвергаться упругим или пластическим деформациям. Результаты моделирования можно также оценить с учетом усталости материала.

Избранная модель (документация в PDF)

Система управления вертолетом основана на механизме автомата перекоса, при анализе которого лопасти несущего винта считаются упругими, а все остальные компоненты рассматриваются как твердые тела.

Читать документацию (англ.)

Избранная история успеха (PDF)

Хранить охлажденным: Нидерландский институт космических исследований (SRON) разрабатывает систему термокалибровки телескопа для дальнего космоса

SRON (Нидерланды)

Читать историю успеха (англ.)
Compression of an Elastoplastic Pipe

Избранная модель (документация в PDF)

Механическое напряжение, возникающее при работе трехцилиндрового поршневого двигателя, изучается в ходе анализа динамики многотельных структур.

Читать документацию (англ.)

Акустика

Акустика механических конструкций позволяет изучать и производить компоненты, которые генерируют, измеряют, используют или подавляют звуковые волны. Распространение упругих продольных звуковых волн в твердых телах, пористых и текучих средах зависит от преграды, через которую проходят волны, а также от размера, структуры и звукоизолирующих свойств самого компонента. Чтобы получить точное описание акустических свойств системы, следует учитывать не только все эти факторы, но и влияние других физических явлений, например, термоакустикических и гидродинамических.

Избранная история успеха (PDF)

Анализ вибраций в обтекателе гидролокатора

INSEAN (Рим, Италия)

Читать историю успеха (англ.)

Избранная история успеха (PDF)

Парим на звуковых волнах благодаря акустической левитации

Аргоннская национальная лаборатория (штат Иллинойс, США)

Читать историю успеха (англ.)
 

Избранное видео (демонстрация)

В этом видео показано, как с нуля выполнить анализ акустических свойств громкоговорителя. В ходе анализа изучается влияние электромагнитных и структурно-механических характеристик громкоговорителя на его акустику.

Посмотрите, как моделируются звуковые волны и связанные с ними явления:

Модуль Акустика  

Усталость

Структура может подвергаться циклическим нагрузкам, которые по отдельности не нарушают ее целостность в статичном состоянии, но после большого числа повторов приводят к сильным деформациям. Это физическое явление, которое называется усталостью материала, обязательно нужно анализировать и учитывать для конструкций, подвергающихся циклическим нагрузкам. Минимизация риска усталостной деформации материала еще на этапе проектирования обеспечивает целый ряд преимуществ. Виртуальный анализ усталости позволяет понять, разрушится ли изделие под действием циклических нагрузок, и если да, то сколько циклов выдержит.

Избранная модель (документация в PDF)

Паяные соединения в массиве шариковых выводов между чипом и печатной платой периодически подвергаются циклической температурной деформации из-за колебаний тепловыделения в чипе. В этом примере показан анализ усталости на основе энергетической модели Дарве (Darveaux).

Читать документацию (англ.)

Избранная модель (документация в PDF)

Кривая усталости, также известная как кривая Вёлера, показывает зависимость усталостной долговечности от перепадов давления. В этом примере с геометрией кронштейна кривая усталости используется для расчета предельно допустимого количества циклов нагружения.

Читать документацию (англ.)
Fatigue Analysis of a Car Wheel Rim

Избранная модель (документация в PDF)

В этой модели выполняется анализ усталости обода колеса согласно критерию Финдли.

Читать документацию (англ.)

Подробнее о том, как снизить риск усталостной деформации:

Модуль Усталость материала (Fatigue)   Модуль Нелинейные конструкционные материалы

Интеграция САПР и оптимизация

В течение всего жизненного цикла механической системы необходимо одновременно дорабатывать ее в САПР и уточнять модели для анализа, чтобы обеспечить высокое качество продукции и точное соответствие заявленным характеристикам. Простая и эффективная интеграция САПР и аналитической модели позволяет совершенствовать конструкцию изделия и процесс его производства, что ускоряет жизненный цикл продукции и темпы ее вывода на рынок.

Избранная история успеха (PDF)

Оптимизация топологии на основе численного моделирования помогает эффективнее охлаждать электронные компоненты в гибридных автомобилях Toyota

Исследовательский институт Toyota

Читать историю успеха (англ.)

Избранная модель (документация в PDF)

Модуль Optimization (Оптимизация) в этом примере служит для минимизации массы кронштейна с учетом ограничений по предельному давлению и минимальной частоте собственных колебаний. Она достигается изменением размера и положения различных элементов геометрии кронштейна.

Читать документацию (англ.)
 

Избранное видео (обучающее)

В этом обучающем видео показано, как изменять и синхронизировать геометрические параметры между моделью и САПР, чтобы выполнять параметрический анализ.

Подробнее об одновременной работе в САПР и моделях для анализа:

Модуль Оптимизация (Optimization)   Модуль Импорт данных из САПР (CAD Import)

Приступайте к анализу механических систем и конструкций

С помощью анализа механических систем и конструкций можно изучать и оптимизировать узлы и агрегаты изделия. ПО для моделирования COMSOL идеально подходит для этой цели. Испытайте его в деле на практическом семинаре, где можно будет получить пробные версии COMSOL Multiphysics и модулей расширения.

Заполнив приложенную форму, вы можете запросить прайс-лист или связаться с менеджером по продажам COMSOL.

COMSOL LLC стремится защищать конфиденциальность своих клиентов и посетителей веб сайта. Подробную информацию о нашей политике конфиденциальности можно прочесть по этой ссылке

Спасибо! Представитель COMSOL скоро свяжется с вами.