Расчетные возможности Autodesk Inventor

  Autodesk Inventor широко известен как профессиональная программа для твердотельного моделирования. Его возможности в этой области совершенствуются от версии к версии и подходят для создания моделей любой сложности. Но работа инженера требует не только наличие удобного и функционального CAD-инструмента. Начиная с этапа эскизов, необходимо оперативно оценивать прочность деталей, сравнивать разные варианты, используя в качестве критериев надежность и массу.

В этой статье мы хотим рассказать об инструменте для оценки прочности, который входит в основную функциональность Autodesk Inventor. А значит, для проведения инженерных расчетов вам не понадобится дополнительный софт. Для доступа к нему достаточно перейти в пункт меню «Среды», далее «Анализ напряжений» и «Создать исследование».

Здесь вы найдете всё необходимое для того, чтобы быть уверенным, что деталь будет корректно функционировать и не выйдет из строя при нагрузках. К перечню первоочередных расчетов относятся статический анализ и поиск собственных частот.

Настройки статического расчета предлагают сперва определиться, рассматриваете ли вы тонкостенное тело. В случае положительного ответа, нажав на кнопку «Найти тонкие тела», вы получите набор плоскостей, которыми заменили объемные тела модели. Использование двумерных конечных элементов вместо объемных значительно ускоряет расчет. Ручная настройка этих плоскостей производится с помощью кнопок «Срединная поверхность», «Смещение».

Затем нужно настроить граничные условия и задать нагрузку. Эти параметры имеют привычный вид и просты для использования. Среди нагрузок: сила, давление, усилие в опоре, момент, нагрузка на удалении.

Настройка контактного взаимодействия говорит о том, что можно рассчитать сборку из нескольких деталей. Они могут быть соединены неразрывно, только соприкасаться, скользить и не разъединяться и так далее.

Последний этап перед запуском расчета – настройка сетки конечных элементов (КЭ). Если вы затрудняетесь с выбором размера КЭ, то удобный инструмент сходимости позволит вам определиться в этом вопросе. Посмотрели на деталь и знаете, как должна выглядеть сетка КЭ? В этом случае используйте меню, чтобы задать средний и минимальный размеры. Определенные участки модели могут представлять особый интерес или вам будет заранее понятно, что там возникнут высокие напряжения. Скорее всего, потребуется локально увеличить число КЭ, и Inventor позволяет это сделать.

В результате расчета вы получите диаграмму напряжений, перемещений или сразу диаграмму запасов прочности. Для отображения значений в конкретной точке используется инструмент «Датчик» – щёлкните в любом месте детали, и параметры перед вами.

В Inventor встроен один из самых удобных генераторов отчетов по результатам прочностного анализа. Вы можете самостоятельно выбрать, что именно будет в нем отображаться, и выгрузить отчет в нескольких распространенных форматах. При этом настройки очевидны и понятны.

Переходим к расчету собственных частот. Его настройка начинается сразу при запуске. Необходимо задать, какое количество собственных частот предстоит рассчитать, и частотный диапазон, в котором пройдет поиск. Должен быть указан хотя бы один из этих параметров. 

Для успешного проведения расчета достаточно настроить только способы закрепления модели, задать материал и разбить на сетку КЭ. Этот расчет проходит заметно быстрее, чем статический анализ, и в результате вы получаете перечень собственных частот.

Выбрав интересующую частоту, включите режим анимации, чтоб увидеть, как именно колеблется тело. Данная форма колебаний также имеет практический интерес. Отклонение детали в случае резонанса позволит понять, будет ли она касаться соседних элементов конструкции.

Включив эти расчеты в Inventor, Autodesk дал возможность инженерам в любой момент оценить прочность детали – сначала провести статический анализ, а затем определить, какие частоты приводят к резонансу.

На практике именно эти расчеты чаще всего востребованы инженерами при разработке конструкции. Их использование – необходимое условие при проектировании. Поэтому они являются частью CAD-системы Inventor.

Естественно, что условия использования конструкций очень разнообразны, и они должны быть разработаны с учетом более сложных влияний. На этот случай Autodesk предлагает CAE-решение Inventor Nastran – полноценный прочностной модуль, включающий возможность расчета на колебания, анализ температурных напряжений, усталость и прочее. Настройки Inventor Nastran отличаются разнообразием и вниманием к деталям. Этот модуль поставляется только в составе Product Design and Manufacturing Collection и устанавливается дополнительно.

Таким образом, цифровая платформа для разработки изделий на базе Inventor предоставляет вам комплексную функциональность для проектирования, включающую также инструменты для анализа прочности. В случае необходимости проведения углубленных расчетов, инженер может обратиться к расчетам в Inventor Nastran.