2025-02-07
Рисунок 1. Показан кронштейн из листового металла. Он был оценен с точки зрения техники и скорости изобретения. Подходит ли он для функционирования?
Кронштейн из листового металла, показанный на рисунке 1, стал темой обсуждения в нескольких последних статьях. В частности, мы рассматривали моделирование проекта как многотельного объекта или сборки, а также особенности моделирования для производства. Эффективные практики CAD добавляют ценности, но в конечном итоге важно, насколько проект подходит для применения.
Профессиональная лицензия CAD-софтвера, использованного в этой статье, включает инструменты для симуляции, которые могут помочь предсказать пригодность проекта для предполагаемого применения. Конечно, добавленные в программу расширения SimulationXpress ограничены, но они могут дать полезные подсказки. Необходимость полной лицензии может стать очевидной, если эти ограничения станут препятствием для выполнения прогнозирования.
Если перефразировать документацию по SimulationXpress, точность симуляции зависит от зажимов, нагрузок и свойств материалов. Интерфейс этого инструмента делает ввод этих трех данных интуитивно понятным. Как предвосхищение, зажимы должны точно отражать условия работы детали.
Одним из ограничений SimulationXpress является то, что она не работает с сборками, но она работает с одной деталью. Мы можем смоделировать крепежные элементы как простые экструзии. Вместо того чтобы анализировать представительные шпильки, мы просто проведем симуляцию на детали из листового металла.
Для этого проекта пригодность означает, что деталь должна выдерживать статическую нагрузку в 250 фунтов и при этом иметь минимальную массу. Мы должны предотвратить соскальзывание нагрузки с обеих сторон кронштейна, поэтому нам нужно добавить боковые фланцы, которые будут выполнять роль ограничителей. Также требуются размеры (4 дюйма в ширину, 2 дюйма в высоту и 3 дюйма в проекции) и спецификации резьбы для монтажа. В качестве материала выбран алюминий 5052-H32 толщиной 0,062 дюйма.
Программное обеспечение для симуляции включает в себя "Мастер коэффициента безопасности" (FOS), который является одним из отчетов анализа. FOS основывается на расчетах напряжений и сдвигов. Материал выходит из строя, если FOS меньше 1. Он начинает выходить из строя, когда FOS равен 1. Когда FOS больше 1, материал не выходит из строя. (Возможно, есть возможность сэкономить материал.)
Рисунок 2A показывает результаты FOS. В качестве критерия для исследования отверстия закреплены как неподвижные, а нагрузка размещена на горизонтальной поверхности. Мы видим красный цвет как предупреждение. Кронштейн слишком слаб в области горизонтального изгиба. FOS составляет только 0,10 и должен быть больше 1!
Для улучшения конструкции по прочности мы будем сваривать открытые углы. Эти новые сварные соединения будем моделировать как простые экструзии. Простота может быть хорошей (или необходимой) для целей предварительного анализа!
На рисунке 2B симуляция была повторена, чтобы показать, что сварка улучшила FOS. Однако красные области все еще показывают проблемы вокруг монтажных отверстий. В качестве зажимов эти отверстия подвергаются сильному сдвигу и разрушаются как точки отказа.
Использование стенок отверстий в качестве точек зажима может быть вводящим в заблуждение. На самом деле, захваченные винты имеют более плотное взаимодействие с листовым металлом, чем просто контакт со стенками отверстий.
Рисунок 2A. Материалы, зажимы и нагрузки были назначены в SimulationXpress. Отчет симуляции показывает проблемы с коэффициентом безопасности (FOS) в красном цвете. Этот дизайн слишком слаб.
Вместо того чтобы пытаться моделировать тела шпилек, мы скажем программе, что вся задняя стенка кронштейна зафиксирована. Мы будем иметь в виду, что проект для трехточечного крепления может быть непригодным.
Кажется, что мы помним множество вещей, так как наша настройка для симуляции отклоняется от идеала. Мы могли бы улучшить ситуацию с более расширенной лицензией и больше терпения при моделировании. Главная проблема на данный момент связана с креплением.
На рисунке 2C зажим был изменен. Теперь вся задняя стенка кронштейна служит зажимом (как показано циановыми стрелками). Направление нагрузки показано красными стрелками.
Симуляция теперь предсказывает FOS равным 1,49, что означает отсутствие отказа, хотя конструкция может быть чрезмерно тяжелой. На рисунке 3A масса была удалена из конструкции путем вырезания ненужных углов.
Боковые изгибы стали фланцами. Их пересечения по-прежнему моделируются как сваренные закрытые. Это приводит к FOS равному 1,27, что выше порога отказа и приемлемо, если учитывать все, что мы учитываем.
Как упоминалось ранее, помимо построения исследования FOS, доступны графики для напряжений и перемещений. На рисунке 3B показаны предсказания напряжений по Мизесу. Этот кронштейн находится в опасности от постоянных деформаций вблизи углов и вдоль горизонтального изгиба, как показано красным.
Перемещение материала предсказано на рисунке 3C. Передний край выглядит «дребезжащим». Анимации плохо работают на бумаге, но помимо создания статических графиков, программное обеспечение генерирует анимации, чтобы помочь визуализировать напряжения и перемещения.
Рисунок 3D показывает сборку, которая включает в себя более прочный кронштейн с (сомнительным) монтажным оборудованием. В отличие от рисунка 1, были добавлены сварные швы, а материал был удален.
Эти изменения были внесены с некоторой уверенностью. Если окажется, что прогноз неверен, хотя бы это будет контролируемо. Параметры могут быть скорректированы для достижения точных симуляций за очень немногократные итерации.
Предлагаем гибочный инструмент： пуансоны и матрицы для гибочных прессов с различными системами крепления, таких как: Amada Promecam, Aliko, Yawei, Durmazlar, Baykal, Accurl, Accurpress, LVD, Darley, Насо, Wila, Trumpf, Rolleri, UKB, Eurostamp и тд.
Статья перепечатана из: https://www.thefabricator.com/thefabricator/blog/cadcamsoftware/analysis-can-help-when-working-with-sheet-metal
