SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике

Description

Рассматриваются программы для инженерного анализа в совокупности с системой проектирования SolidWorks. Описываются методики расчетов на прочность, устойчивость, колебания и динамику твердых тел в COSMOSWorks; газогидродинамики и теплопередачи в COSMOSFloWorks и EFD.Lab, кинематики и динамики механических систем посредством COSMOSMotion. Приведены примеры разработки изделий из листового металла с помощью SolidWorks и BlankWorks. Уделено внимание проектированию типовых элементов механических систем посредством модуля SolidWorks Toolbox и приложения GearTrax. Приводится базовая информация о приложении GearTeq для проектирования механических передач. Большинство примеров проиллюстрированы реальными инженерными расчетами. На DVD содержатся полноцветные иллюстрации к книге, геометрические и расчетные модели, на базе которых строится материал. Оглавление Об авторах Введение Предисловие Аудитория Предназначение Соглашения Благодарности Контактная информация Глава 1. SolidWorks как база для инженерных приложений 1.1. Интегрированные CAD/CAE-системы 1.2. Твердотельное моделирование 1.3. Поверхностное и гибридное моделирование 1.4. Работа в сборке 1.5. Работа в режиме чертежа 1.6. Обмен графической информацией Глава 2. Методы решения уравнений физики в механических САПР 2.1. Основы метода конечных элементов 2.1.1. Понятие конечного элемента 2.1.2. Построение программы МКЭ 2.1.3. Учет нелинейности в процедурах МКЭ 2.2. Метод конечных объемов 2.3. Методы оптимизации в инженерном анализе 2.3.1. Параметрические системы проектирования как элемент систем оптимизации 2.3.2. Базовые понятия нелинейного программирования 2.3.3. Алгоритм метода комплексов 2.3.4. Использование процедур оптимизации в САПР 2.4. Методы построения оптических моделей и расчета изображений Глава 3. Структурная механика — линейная задача (COSMOSWorks) 3.1. Назначение 3.2. Теоретическая база 3.3. Интерфейс 3.4. Функциональные возможности 3.4.1. Базовые возможности анализа 3.4.2. Последовательность расчета 3.4.3. Свойства материалов 3.4.4. Граничные условия 3.4.5. Генерация сетки 3.4.6. Контактная задача 3.4.7. Решатели 3.4.8. Постпроцессор 3.4.9. Интерфейсы 3.4.10. Возможности версии 2007 года 3.5. Моделирование узлов посредством гибридных сеток конечных элементов 3.5.1. Постановка задачи 3.5.2. Подготовка геометрической модели 3.5.3. Анализ 3.5.4. Решение 3.5.5. Модель точечных швов с использованием виртуальных объектов 3.6. Моделирование конструкций посредством гибридных сеток конечных элементов 3.6.1. Постановка задачи 3.6.2. Подготовка геометрической модели 3.6.3. Анализ 3.6.4. Решение 3.7. Расчет рам посредством гибридных, поверхностных и балочных моделей 3.7.1. Постановка задачи 3.7.2. Расчет опоры по гибридной модели с поверхностями и телами 3.7.3. Расчет ствола по оболочечной модели 3.7.4. Основы построения балочных моделей 3.7.5. Расчет ствола по балочной модели 3.7.6. Расчет мачты по балочной модели 3.8. Выводы Глава 4. Структурная механика — нелинейная задача (COSMOSWorks) 4.1. Назначение 4.2. Теоретическая база 4.3. Интерфейс 4.4. Функциональные возможности 4.4.1. Базовые возможности анализа 4.4.2. Последовательность расчета 4.4.3. Свойства материалов 4.4.4. Генерация сетки 4.4.5. Граничные условия 4.4.6. Контактная задача 4.4.7. Решатели 4.4.8. Постпроцессор 4.5. Упругопластическая модель проушины амортизатора 4.5.1. Постановка задачи 4.5.2. Анализ 4.5.3. Решение 4.5.4. Анализ состояния узла с учетом физической нелинейности 4.6. Устойчивость квадратной пластины 4.6.1. Постановка задачи 4.6.2. Анализ 4.6.3. Решение 4.7. Закритическое поведение цилиндрической оболочки 4.7.1. Постановка задачи 4.7.2. Анализ 4.7.3. Решение 4.8. Выводы Глава 5. Аэрогидродинамика и теплопередача 5.1. COSMOSFloWorks, EFD.Lab, EFD.V5, EFD.Pro, FloXpress 5.2. Кому и зачем нужны эти расчеты? 5.3. Возможности COSMOSFloWorks 5.3.1. Математическое моделирование физических процессов Система уравнений Навье — Стокса Многокомпонентные течения Течение газов Сжимаемые жидкости Неньютоновские жидкости Гравитация Теплопередача в твердых телах и радиационный теплообмен Равновесная конденсация водяного пара Кавитация и/или кипение воды Пористые тела Вращающаяся система координат Течения с частицами Термоэлектрические элементы Пельтье Начальные и граничные условия Тепловые источники (или стоки) 5.3.2. Решение поставленной математической задачи 5.4. Взаимодействие с SolidWorks 5.4.1. Твердое тело и область, занятая текучей средой Внешние задачи Расчетная область Внутренние задачи Крышки для отверстий Проверка геометрии модели Исключение из расчета полостей COSMOSFloWorks и твердые тела Связь с моделью 5.4.2. Проект и конфигурация Связь COSMOSFloWorks и SolidWorks Удаление данных COSMOSFloWorks 5.4.3. Визуализация результатов в среде SolidWorks Как представлены результаты Как увидеть результаты Несколько слов о производительности 5.4.4. Интерфейс COSMOSFloWorks Меню Дерево анализа Панели инструментов Локализация 5.5. Решение задачи 5.5.1. Возможность решения задачи 5.5.2. Модификация модели SolidWorks 5.5.3. Создание проекта COSMOSFloWorks Создание проекта по шаблону Создание шаблона проекта Мастер проекта Шаг 1 — Project Name (Имя проекта) Шаг 2 — Units (Система единиц) Шаг 3 — Analysis Type (Тип задачи) Шаг 4 — Default Fluid (Текучая среда по умолчанию) Шаг 5 — Default Solid (Материал по умолчанию) Шаг 6 — Wall Conditions (Условия на стенках) Шаг 7 — Initial and Ambient Conditions (Начальные и внешние условия) Шаг 8 — Results and Geometry Resolution (Уровень решения и разрешения геометрии) Клонирование проекта Папка проекта Редактирование проекта Общие установки Единицы измерения Расчетная область Инженерная база данных 5.5.4. Физические особенности Теплопередача в твердых телах Радиационный теплообмен между поверхностями Тела, прозрачные для теплового излучения Турбулентность Нестационарные задачи Течение с большим числом Маха Гравитация Вращение Конденсация водяного пара Кавитация 5.5.5. Задание граничных и начальных условий Начальные условия Граничные условия Окно Initial Condition (Начальное условие) Управление деталями Окно Boundary Condition (Граничное условие) Определение поверхности задания граничного условия Задание параметров потока Задание параметров давления Задание параметров стенки Задание подвижных стенок Автоматическое задание целей Граничные условия в задачах с газами Окно Fan (Вентилятор) Окно Surface Source (Поверхностный источник) Окно Volume Source (Объемный источник) Окно Radiative Surface (Поверхность радиационного теплообмена) Окно Solid Material (Задание материала) Окно Porous Medium (Пористая среда) Окно Radiation Transparent Bodies (Прозрачные для излучения тела) Окно Contact Resistance (Контактное тепловое сопротивление) Окно Thermoelectric Cooler (Термоэлектрический элемент Пельтье) Окно Heat Sink Simulation (Интегральное моделирование теплообменника) Окно Fluid Subdomain (Подобласть текучей среды) Задание Rotating Region (Область вращения) Задание Transferred Boundary Conditions (Перенесенные граничные условия) Шаг 1 — Selecting Boundaries (Выбор границ) Шаг 2 — Selecting Results to Transfer (Выбор переносимых результатов) Шаг 3 — Specifying Type of Condition (Задание типа граничного условия) 5.5.6. Постановка целей проекта 5.5.7. Регулирование расчетной сетки Автоматическая расчетная сетка Задание базовой и начальной расчетной сетки Задание начальной расчетной сетки в локальных областях 5.5.8. Управление процессом расчета Опции управления расчетом Критерии завершения расчета Адаптация расчетной сетки к решению задачи Сохранение промежуточных результатов Дополнительные опции Запуск на счет Наблюдение за расчетом 5.5.9. Просмотр результатов Загрузка результатов Установки просмотра Картины в сечении Трехмерный график Картины на поверхности Картины поверхностей уровня Траектории линий тока Расчет частиц Постановка задачи расчета частиц Просмотр результатов расчета частиц Построение графика Построение графика целей Просмотр параметров на поверхности и в объеме Просмотр параметров в точках Создание отчета Фильмы для просмотра результатов 5.5.10. Инструменты COSMOSFloWorks 5.5.11. Определение точности полученного решения 5.6. Стратегия решения задачи 5.6.1. Рекомендации по просмотру результатов 5.6.2. Некоторые ошибки пользователей 5.7. Подводя итоги Глава 6. Проектирование элементов механических систем 6.1. Кулачки 6.1.1. Функциональные возможности и ограничения 6.1.2. Интерфейс 6.1.3. Практика использования 6.2. Проектирование и расчет балок 6.2.1. Функциональные возможности и ограничения 6.2.2. Интерфейс 6.2.3. Практика использования Применение Toolbox Численный анализ Выводы 6.3. Расчет подшипника 6.4. Toolbox Browser 6.4.1. Краткое описание 6.4.2. Автокрепежи 6.4.3. Трансмиссии 6.5. GearTrax 6.5.1. Функциональные возможности и ограничения 6.5.2. Интерфейс 6.5.3. Практика использования Построение модели шестерни Построение моделей косозубого колеса и шестерни Проектирование шлицевого соединения 6.6. Напряженно-деформированное состояние редуктора 6.6.1. Постановка задачи 6.6.2. Анализ 6.6.3. Решение 6.6.4. Выводы 6.7. Выводы Глава 7. Кинематика и динамика (COSMOSMotion) 7.1. Назначение 7.2. Теоретическая база 7.3. Интерфейс 7.4. Функциональные возможности 7.4.1. Возможности версий 2006—2007 годов 7.4.2. Команды программы Меню Motion Меню Joints Меню Forces Меню Contacts Меню Result Object Меню Animate Меню Export Results Контекстные меню COSMOSMotion Browser 7.4.3. Интерфейс с COSMOSWorks 7.5. Моделирование косозубого зубчатого зацепления 7.5.1. Постановка задачи 7.5.2. Анализ 7.5.3. Решение 7.5.4. Рассмотрение результатов 7.5.5. Модифицирование конструкции 7.5.6. Прочностной анализ элементов динамической системы 7.6. Выводы Глава 8. Листовой металл — развертки и заготовки (SolidWorks, BlankWorks) 8.1. Назначение 8.2. Теоретическая база 8.2.1. Развертки в SolidWorks 8.2.2. Развертки в BlankWorks 8.3. Функциональные возможности и ограничения 8.3.1. Листовой металл в SolidWorks Построение развертки из пространственной модели Модификация модели как объекта из листового материала Инструменты формы Создание модели как объекта из листового материала Вентиляционные отверстия Нестандартные выштамповки Выводы по алгоритмам построения моделей из листового металла Объекты двойной кривизны в моделях из листового металла Оригами 8.3.2. BlankWorks 8.4. Получение заготовки чашки 8.4.1. Постановка задачи 8.4.2. Анализ 8.4.3. Подготовка поверхностной модели 8.4.4. Решение 8.4.5. Резюме 8.5. Выводы Глава 9. Светотехнический анализ и проектирование (OptisWorks) 9.1. Назначение 9.2. Теоретическая база OptisWorks 9.3. Интерфейс 9.3.1. Дерево проекта 9.3.2. Меню OptisWorks Define new optical properties (Определить новые оптические свойства) Surface (Поверхность) Optical design (Оптическое проектирование) Detectors definition (Определение детектора) Simulation (Симуляция) Ray tracing (Трассировка лучей) Tesselation (Триангуляция) Optimization (Оптимизация) Laser propagation (Распространение лазерного излучения) 9.3.3. Панели инструментов 9.4. Настройки 9.4.1. Деталь 9.4.2. Сборка 9.5. Светотехнический анализ — базовая функциональность 9.5.1. Источники света 9.5.2. Поверхности 9.5.3. Материалы 9.5.4. Детекторы Детектор освещенности Детектор лучей Детектор яркости Детектор силы света Детектор силы света в полярных координатах 9.5.5. Фотометрическая симуляция Прямая симуляция Обратная симуляция 9.5.6. Результаты на базе детекторов Диаграммы освещенности на базе детекторов освещенности Диаграммы яркости Диаграммы силы света Диаграммы силы света в полярных координатах 9.6. Светотехнический анализ — проектирование рассеивателя 9.6.1. Фотометрическая модель светодиода 9.6.2. Подготовка модели корпуса 9.6.3. Размещение виртуальных источников 9.6.4. Формирование геометрической модели рассеивателя 9.6.5. Оптическая симуляция 9.6.6. Построение фотометрической модели 9.6.7. Фотометрическая симуляция 9.6.8. Оптимальное проектирование 9.6.9. Эксперт по свету Сортировка траекторий лучей Анализатор вклада поверхностей Фильтрация лучей 9.6.10. Заключение 9.7. Оптический анализ и проектирование — базовая функциональность 9.7.1. Подготовка геометрической модели 9.7.2. Подготовка оптической модели 9.7.3. Оптический анализ 9.7.4. Оптическая оптимизация 9.8. Заключение Глава 10. Оптимизация работы механических САПР 10.1. Аппаратное обеспечение 10.2. Тип и настройки операционной системы 10.3. Настройки SolidWorks 10.4. Специальные манипуляции 10.5. Использование сетевых дисков 10.6. Одновременное функционирование нескольких приложений 10.7. Выводы Приложение 1 COSMOSWorks 2008 — новые возможности П1.1. Общие усовершенствования П1.2. Новые типы анализа П1.2.1. Проектирование сосудов давления П1.2.2. Динамический линейный анализ П1.2.3. Динамический нелинейный анализ П1.3. Изменения в реализации анализов определенных типов П1.3.1. Расчет коэффициентов видимости для оболочек П1.3.2. Участие грани в теплообмене излучением одновременно с внешней средой и с гранями П1.3.3. Нелинейный анализ с учетом больших деформаций П1.3.4. Процедуры экспорта результатов в другие программы МКЭ П1.3.5. Функциональность балочных моделей П1.3.6. Сценарии проектирования П1.3.7. Поддержка больших перемещений П1.3.8. Процедура Выявить тенденцию П1.4. Граничные условия П1.4.1. Справочные точки для управления сеткой и для приложения нагрузок П1.4.2. Соединитель Болт П1.4.3. Соединитель Шпилька П1.5. Сетка П1.5.1. Гибридные сетки П1.5.2. Использование справочных точек для управления сеткой П1.5.3. Сетка для контактов Узел к поверхности и Поверхность с поверхностью П1.5.4. Модифицированный алгоритм создания сетки П1.6. Контактные условия П1.6.1. Реализация контактных условий с несовместными сетками П1.6.2. Усовершенствованный контакт Поверхность с поверхностью П1.6.3. Контактные условия в гибридных сетках П1.7. Отображение и обработка результатов П1.7.1. Сохранение деформированного вида модели П1.7.2. Графики журналов времени П1.7.3. Отображение компонентов деформации в нелинейном расчете П1.7.4. Эпюра Суть проекта П1.7.5. Линеаризация напряжений Приложение 2 COSMOSFloWorks 2008 — новые возможности П2.1. Новые физические модели П2.1.1. Реальные газы П2.1.2. Теплопередача в пористых телах П2.2. Интеграция с SolidWorks П2.2.1. Автоматическое исправление контактов П2.2.2. Утилита для создания крышек П2.2.3. Проект сохраняется в файл модели П2.3. Интерфейс и удобство пользования П2.3.1. Задание исходных данных П2.3.2. Наблюдение за расчетом П2.3.3. Просмотр результатов Приложение 3 COSMOSMotion 2008 — новые возможности П3.1. Общие усовершенствования П3.1.1. Русификация COSMOSMotion П3.1.2. COSMOSMotion как элемент Исследования движения П3.1.3. Наличие нескольких моделей движения П3.1.4. Подключение COSMOSMotion П3.1.5. Интеграция с SolidWorks П3.2. Изменения в Менеджере движения П3.2.1. Сворачиваемая панель П3.2.2. Фильтры П3.2.3. Ключевые точки П3.2.4. Объекты процедуры Физическое моделирование П3.3. Функциональность COSMOSMotion П3.3.1. Демпфирующие свойства у пружин П3.3.2. Эпюры П3.3.3. Обработка избыточных ограничений Приложение 4 GearTeq — развитие GearTrax для проектирования механических передач П4.1. Общая информация П4.2. Интерфейс П4.3. Расширение функциональности Приложение 5 Описание диска Литература Литература Предметный указатель