Прочность, устойчивость, колебания

SolidWorks включает интегрированные модули прочностного анализа. В настоящее время эти инструменты являются составной частью системы, обеспечивая единую среду проектирования и анализа с использованием ассоциативной геометрической модели, единой библиотеки материалов, общего интерфейса.

Наиболее актуальной является задача расчета на прочность разнообразных конструкций машиностроения, а также некоторых других категорий, в частности строительных объектов. Под расчетом на прочность понимается решение задач:
• линейного статического анализа, включая расчет сборок с различными контактными условиями, включая трение, расчет оболочечных и балочных конструкций, а также комбинаций тел, оболочек и балок;
• расчета конструкций их анизотропных и слоистых композитных материалов, материалов с нелинейными свойствами;
• линейной устойчивости;
• собственных частот колебаний (резонанса);
• теплового анализа без учета движения среды и термоупругого расчета на базе результатов теплового;
• многоциклового усталостного расчета;
• параметрической оптимизации;
• имитации падения;
• линейной и нелинейной динамики;
• закритического поведения конструкций с учетом геометрической нелинейности.

Данные задачи решаются посредством модуля SolidWorks Simulation в различных конфигурациях. До версии 2009 года это семейство модулей называлось COSMOSWorks.

Процедуры расчета построены на базе метода конечных элементов. Поэтому в расчетных моделях могут быть учтены практически все особенности конструкций и условий их эксплуатации.
Условия функционирования реализуются посредством различных типов нагрузок и заделок: назначенного перемещения; постоянной и переменной силы, изгибающего и крутящего момента, давления, нагрузок в опорах; дистанционных сил и закреплений, абсолютно жесткого соединения компонентов в сборке; виртуальных болтов, штифтов, пружин; ускорения и гравитации; тепловых нагрузок, конвекции, радиации; нестационарных нагрузок; разнообразных граничных условий в местах контакта.
Сетка на базе параметров, назначаемых пользователем, в частности, условий контакта, строится полностью автоматически. Для конструкций из тел источником сетки являются твердотельные модели деталей и сборок; для оболочечных конструкций - поверхности и объекты листового металла; для балочных/стержневых конструкций - объект, полученный командами группы Сварные детали SolidWorks.

В качестве результатов могут выступать произвольные диаграммы, эпюры, сечения, изоповерхности, кривые отклика для напряжений, деформаций, сил реакции; собственных форм и частот колебаний; температур, тепловых потоков. Рассчитываются запасы прочности по различным критериям прочности. Могут быть построены анимации для диаграмм с учетом условного или реального (для нестационарных задач теплопроводности и динамики) времени.

Для первичной оценки прочности деталей посредством конечно-элементных процедур в базовую конфигурацию SolidWorks входит процедура SimulationXPress (ранее COSMOSXPress). Она позволяет выполнить статический расчет при действии элементарных нагрузок и закреплений.

В качестве граничных условий и нагрузок в SolidWorks Simulation могут использоваться результаты динамического анализа из SolidWorks Motion Simulation, распределение температур из SolidWorks Flow Simulation.
Деформированная модель, полученная после решения задачи статического анализа, может быть сохранена, а затем использована, например, для аэродинамического или оптического анализа.

Задачи динамического анализа могут решаться как посредством SolidWorks Simulation в конфигурации Premium, так и с помощью SolidWorks Motion. Первый инструмент следует использовать, если в системе преобладают деформации собственно деталей, и интерес представляют не только усилия в соединениях, но и параметры напряженно-деформированного состояния модели. SolidWorks Motion предпочтителен, когда элементы сборки совершают сложные движения, как жесткие тела. При этом вся податливость конструкции сосредоточена в соединениях или в виртуальных втулках, пружинах и амортизаторах.