Zatrzaski w oprawach oświetleniowych poddawane są sporym odkształceniom. Kluczowe jest, aby odpowiednio sprawdzić wytrzymałość tych elementów podczas analiz MES. Jak to zrobię? Czytaj dalej..
Zatrzaski to jedne z elementów konstrukcyjnych opraw oświetleniowych poddawanych podczas montażu największym odkształceniom oraz naprężeniom. Sprawdzenie wytrzymałości takiego zatrzasku oraz jego zoptymalizowanie pod względem geometrii to kluczowe zagadnienia które należy zweryfikować w procesie projektowania. Zagadnienia te można z powodzeniem realizować przy pomocy obliczeń numerycznych Metodą Elementów Skończonych w programach dostępnych w pakiecie Autodesk Product Design & Manufacturing Collection.
 |
 |
Wytrzymałość zatrzasku przy maksymalnym odkształceniu to priorytetowy czynnik, który musi zostać zbadany. Do tego celu można posłużyć się modułem obliczeniowym MES dostępnym w programie Autodesk Inventor Professional. Wykorzystując statyczną analizę wytrzymałościową, przygotowano bardzo szybko model obliczeniowy, w którym obciążenie wywołane jest przez przemieszczenie wybranego elementu o wartość umożliwiającą zamknięcie się zatrzasku. Pozostałe parametry brzegowe jak utwierdzenie, siatkę czy właściwości materiałowych jest również bardzo łatwo zdefiniować, dzięki czemu możliwe było przeprowadzenie takiej analizy w bardzo krótkim czasie, uzyskując wyniki obliczeń w kilka minut.
| Aby dobrać właściwe wymiary dla zatrzasku posłużono się analizą parametryczną dostępną również w module MES w Autodesk Inventor Professional. Ta analiza pozwala wykonać obliczenia wariantów wymiarowych, a następnie wybranie tego, który jest optymalny ze względu na interesujące nas czynniki. W tym przypadku kryterium była minimalna masa przy naprężeniach nie przekraczających dopuszczalnych wartości. Na podstawie wyników możliwe było również określenie, które z wymiarów badanej konstrukcji są najistotniejsze z punktu widzenia wytrzymałości, w tym przypadku kluczowym wymiarem okazała się wysokość zatrzasku. |  |
Analizy wytrzymałościowe MES dostępne w Autodesk Inventor Professional bardzo szybko pozwalają nam sprawdzić projektowaną konstrukcję, stąd też jest to doskonałe narzędzie wspierające bezpośrednio prace konstruktora. Gdy potrzebujemy jednak wykonać analizy z zachowaniem szczegółów dotyczących pracy konstrukcji, np. oddziaływań innych elementów w czasie, a nie tylko wybranych newralgicznych momentów możemy posłużyć się dostępnym w kolekcji programów Autodesk Product Design & Manufacturing Collection programem Inventor Nastran, który podobnie jak moduł MES jest w pełni zintegrowany w środowisku programu Inventor.
W badanym modelu zatrzasku oprawy oświetleniowej program Inventor Nastran posłużył do przeprowadzenia analizy oddziaływania elementów współpracujących ze sobą podczas zamykania zatrzasku. (odchylenie zatrzasku wywołane przez przesuwany element współpracujący). Analiza taka pozwoliła na określenie nie tylko maksymalnych naprężeń, ale również w jaki sposób te naprężenia się zmieniają w trakcie pracy zatrzasku. Do wykonania tej symulacji posłużono się Nieliniową analizą statyczną.
 |
Obciążeniem w tej analizie stał się ruch elementu współpracującego z zatrzaskiem, wywołany zdefiniowanymi kontaktami pomiędzy elementami. Wartość przesunięcia została określano tak, aby zasymulować pełne zamknięcie zatrzasku. Analizy nieliniowe ze względu na iteracyjność trwają zwykle znacznie dłużej niż analizy liniowe, stąd warto jest w miarę możliwości uprościć model dyskretny przy zachowaniu pełnego odwzorowania projektu. Dostępne w programie Inventor Nastran szerokie możliwości kontroli siatki, oraz możliwość definiowania utwierdzeń symulujących symetrię konstrukcji znacząca uprościły model do analizy, pozwalając przeprowadzić obliczenia nie całego elementu, a jedynie połowy geometrii. |
Efektem końcowym Nieliniowej analizy statycznej w Inventor Nastran była symulacja pracy zatrzasku podczas zamykania. Analizując wyniki symulacji można było zauważyć nie tylko odkształcenie się całej konstrukcji, ale również odginanie się elementu końcowego (blokującego zamknięcie), co przy analizie statycznej było zupełnie niewidoczne.
Dodatkowo dzięki analizie w Inventor Nastran możliwe było przeanalizowanie zmieniającego się w czasie rozkładu naprężeń i tym samym wskazanie miejsc niebezpiecznych, wymagających szczególnej uwagi.
Dzięki dostępnym w pakiecie programów Autodesk Product Design & Manufacturing Collection narzędziom do analiz numerycznych jak moduł MES w Inventor Professional czy programowi Autodesk Nastran każdy produkt może być zweryfikowany oraz zoptymalizowany jeszcze na etapie prototypu cyfrowego, co jest istotnym czynnikiem wpływającym na koszty wyrobu końcowego.
Autor: Tomasz Jarmuszczak | PCC Polska
