CIMWORKS Smart Base
¿En qué podemos ayudarte?
Estudios de Simulación
Tipos de estudio
El software ofrece los siguientes tipos de estudios:
| Estudios estáticos (o de tensión) | Los estudios estáticos calculan desplazamientos, fuerzas de reacción, deformaciones unitarias, tensiones y la distribución del factor de seguridad. El material falla en ubicaciones donde las tensiones exceden cierto nivel. Los cálculos del factor de seguridad se basan en el criterio de fallos. El software ofrece cuatro criterios de fallo. Los estudios estáticos pueden ayudarle a evitar fallos ocasionados por altas tensiones. Un factor de seguridad menor que la unidad indica una falla del material. Factores de seguridad elevados en una región indican tensiones bajas y la posibilidad de eliminar algún material de esta región. | ||||||
| Estudios de frecuencia | Un sólido alterado de su posición de descanso tiende a vibrar con ciertas frecuencias denominadas naturales o resonantes. La frecuencia natural más baja se denomina frecuencia fundamental. Para cada frecuencia natural, el sólido adquiere una determinada forma denominada forma modal. El análisis de frecuencia calcula las frecuencias naturales y las formas modales asociadas. En teoría, un sólido tiene un número infinito de modalidades. En FEA, teóricamente existen tantas modalidades como grados de libertad (GDL). En la mayoría de los casos, sólo se tienen en cuenta unas cuantas modalidades. Se produce una respuesta excesiva si un sólido está sujeto a una carga dinámica que funciona en una de sus frecuencias naturales. Este fenómeno se denomina resonancia. Por ejemplo, un automóvil con una rueda mal alineada tiembla violentamente cuando alcanza una determinada velocidad a causa de la resonancia. El temblor, en cambio, disminuye o desaparece a otras velocidades. Otro ejemplo es el de un sonido fuerte, como la voz de un cantante de ópera, que puede romper un cristal. El análisis de frecuencia puede ayudarle a evitar fallos por tensiones excesivas causadas por la resonancia. También proporciona información sobre cómo solucionar problemas relacionados con la respuesta dinámica. | ||||||
| Estudios de pandeo | El pandeo es un desplazamiento amplio y repentino ocasionado por cargas axiales. Las estructuras delgadas sujetas a cargas axiales pueden fallar debido al pandeo en niveles de carga menores que los requeridos para causar un fallo del material. Existen diversas modalidades de pandeo ocasionadas por diferentes niveles de carga. En muchos casos, sólo la carga de pandeo más baja resulta de interés. Los estudios de pandeo pueden ayudarle a evitar fallos ocasionados por pandeo. | ||||||
| Estudios térmicos | Los estudios térmicos calculan temperaturas, gradientes de temperatura y flujo del calor sobre la base de la generación de calor y condiciones de conducción, convección y radiación. Los estudios térmicos pueden ayudarle a evitar condiciones térmicas no deseadas, tales como el sobrecalentamiento y la fusión. | ||||||
| Estudios de diseño | Los estudios de optimización del diseño automatizan la búsqueda del diseño óptimo sobre la base de un modelo geométrico. El software está equipado con una tecnología que permite detectar rápidamente tendencias e identificar la solución óptima utilizando el número mínimo de ejecuciones. Los estudios de optimización del diseño requieren la definición de los siguientes puntos:
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| Estudios no lineales | En algunos casos, la solución lineal puede producir resultados erróneos dado que se infringen las suposiciones sobre las que se basa. El análisis no lineal puede ser utilizado para resolver problemas de no linealidad causados por comportamiento del material, grandes desplazamientos y condiciones de contacto. Puede definir estudios estáticos al igual que estudios dinámicos. | ||||||
| Estudios de dinámica lineal | Cuando no es posible ignorar los efectos de inercia o amortiguación, los estudios estáticos no brindan resultados precisos. Los estudios dinámicos lineales utilizan frecuencias naturales y formas modales para evaluar la respuesta a estructuras ante entornos de carga dinámica. Puede definir:
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| Estudios de caída | Los estudios de caída evalúan los efectos de dejar caer una pieza o ensamblaje sobre un suelo rígido o flexible. Estos estudios se pueden utilizar para simular el impacto de un modelo con una superficie plana rígida o flexible. | ||||||
| Estudios de fatiga | Las cargas y descargas repetidas debilitan los objetos a lo largo del tiempo, incluso cuando las tensiones inducidas son considerablemente inferiores a los límites de tensión permitidos. Este fenómeno es conocido como fatiga. Los estudios estructurales lineales y no lineales no predicen fallos originados por la fatiga, sino que calculan la respuesta de un diseño sujeto a un entorno específico de restricciones y cargas. Si se consideran las suposiciones de análisis y se determina que las tensiones calculadas están dentro de los límites permitidos, los estudios concluyen que el diseño es seguro en este entorno independientemente de cuántas veces se aplique la carga. Los estudios de fatiga evalúan la vida consumida de un objeto sobre la base de casos de fatiga y curvas S-N. Estos cálculos de fatiga se pueden basar en la intensidad de la tensión, las tensiones de von Mises o las tensiones alternas principales máximas. | ||||||
| Estudios de diseño de recipientes a presión | Combine los resultados de estudios estáticos con los factores deseados. Cada estudio estático tiene un conjunto diferente de cargas que producen los resultados correspondientes. Estas cargas pueden ser cargas muertas, cargas vivas (aproximadas por cargas estáticas), cargas térmicas, cargas sísmicas, y así sucesivamente. El estudio Diseño de recipiente a presión combina los resultados de los estudios estáticos algebraicamente usando una combinación lineal o la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados (SRSS). | ||||||
| Estudios de simplificación 2D | Puede simplificar determinados modelos 3D simulándolos en 2D. La simplificación 2D se encuentra disponible para estudios estáticos, no lineales, de diseño de recipientes a presión, térmicos y de diseño. Puede guardar el tiempo de análisis mediante la opción Simplificación 2D para los modelos que correspondan. Los modelos 2D requieren menos elementos de malla y condiciones de contacto más simples en comparación con los modelos 3D. Una vez ejecutado el análisis, puede trazar los resultados en 3D. |
Tipos de malla
Al generar la malla de un modelo, el software genera una mezcla de elementos sólidos, de vaciado, de muelle y de contacto sobre la base de la geometría creada. El programa crea automáticamente las siguientes mallas:
| Malla sólida | El programa crea una malla sólida con elementos sólidos tetraédricos 3D para todos los elementos sólidos de la carpeta Piezas. Los elementos tetraédricos son apropiados para objetos de gran tamaño. | ||||
| Malla de vaciado | El programa crea automáticamente una malla de vaciado para chapas metálicas con espesor uniforme (excepto en el estudio de caída) y geometrías de la superficie. Para las chapas metálicas, la malla se crea automáticamente en la superficie media. El programa extrae el espesor de vaciado a partir del espesor de la chapa metálica.
En el caso de las superficies, el programa coloca la malla en la superficie (plano medio del vaciado). Asigne el espesor de la malla en el PropertyManager Definición de vaciado. | ||||
| Malla de viga | El programa utiliza automáticamente una malla de viga e identifica juntas para miembros estructurales que se tocan o interfieren y miembros estructurales que no se tocan dentro de una cierta distancia (tolerancia). Un elemento de viga es un elemento de línea definido por dos puntos finales y una sección transversal. Los elementos de viga pueden resistir cargas axiales, de flexión, cortantes y de torsión. Las cabezas de armadura sólo resisten cargas axiales. Si se usa con piezas soldadas, el software define las propiedades transversales y detecta las juntas. | ||||
| Malla mixta | El programa utiliza automáticamente una malla mixta cuando hay diferentes geometrías en el modelo. |
PropertyManager Estudio
El Estudio del PropertyManager crea un nuevo estudio de simulación.
Para mostrar este PropertyManager:
- Haga clic en Nuevo estudio
(Simulation CommandManager).
Creación de un estudio
Para crear un estudio:
- 1. Haga clic en Nuevo estudio
- 3. En Tipo, seleccione una de las siguientes opciones:
Estático Fatiga Frequency No lineal Pandeo Dinámica lineal Térmico Diseño de recipiente a presión Caída Estudio de diseño Submodelado - 4. Haga clic en
.
Aparece una pestaña del gestor de Simulation con el nombre del estudio en la zona de gráficos. Al hacer clic en una pestaña del estudio de Simulation se muestra su gestor.
- Para ver información detallada acerca de un estudio:
- – Haga clic en la pestaña del gestor de Simulation para mostrar el gestor.
- – Haga clic con el botón derecho del ratón en el icono del gestor de Simulation y, a continuación, haga clic en Detalles.
– Las propiedades de un estudio cumplen una función importante a la hora de definirlo. Para ver o modificar las propiedades de un estudio, haga clic con el botón derecho del ratón en el icono del gestor de Simulation y, a continuación, haga clic en Propiedades.- – Para eliminar un estudio, haga clic con el botón derecho del ratón en la pestaña del gestor de Simulation y, a continuación, haga clic en Eliminar.
Estudios basados en la configuración
Cuando usted crea un estudio, el software lo asocia con la configuración activa. El nombre de la configuración aparece al lado del nombre del estudio en el gestor de Simulation. Usted tiene acceso en todo momento sólo a los estudios que están asociados con la configuración activa. Otros estudios están atenuados al hacer clic en sus pestañas de estudio de Simulation.
Solvers de análisis
Se dispone de tres solvers directos y un solver iterativo para la solución del conjunto de ecuaciones.
En el análisis de elementos finitos, un problema está representado por un grupo de ecuaciones algebraicas que deben ser resueltas de manera simultánea. Existen dos clases de métodos de solución: directo e iterativo.
Los métodos directos resuelven ecuaciones por medio de técnicas numéricas exactas. Los métodos iterativos resuelven ecuaciones por medio de técnicas de aproximación, según las cuales en cada iteración se supone una solución y se evalúan los errores asociados. Las iteraciones continúan hasta que los errores se tornan aceptables.
Métodos adaptativos
Los métodos adaptativos están basados en la estimación de error. Existen principalmente dos métodos para mejorar la exactitud de los resultados de los estudios estáticos:
El método H
El concepto del método h consiste en la utilización de elementos más pequeños en regiones con altos niveles de error. Después de ejecutar el estudio y estimar los errores, el software automáticamente refina la malla donde sea necesario para mejorar los resultados.
El método P
El concepto del método p consiste en la utilización de elementos más eficaces en regiones con altos niveles de error. Luego de ejecutar el análisis y estimar los errores, el programa aumenta el orden de los elementos en las regiones cuyo nivel de error es más alto que el nivel especificado por el usuario y vuelve a ejecutar el estudio. El método p no altera la malla, sino que cambia el orden de los polinomios utilizados para aproximar el campo de desplazamiento. La utilización de un orden polinomial unificado para todos los elementos no resulta eficaz. El software incrementa el orden del polinomio sólo donde es necesario. Este método se denomina análisis adaptativo selectivo según el Método-P.
Ejecución de un estudio
Verificación de entrada de datos
Es importante verificar la entrada de datos antes de ejecutar un estudio:
- – Verifique que haya asignado el material adecuado para cada componente/vaciado.
- – Verifique que haya especificado las propiedades de estudio adecuadas.
- – Verifique que haya especificado las cargas y restricciones adecuadas.
- – Verifique la malla y asegúrese de que corresponda a las opciones de malla deseadas.
Ejecución de un estudio
Al ejecutar un estudio, el software calcula los resultados sobre la base de la entrada especificada de materiales, restricciones, cargas y malla.
Puede optar por ejecutar un estudio de manera automática después de haberlo mallado seleccionando la opción Ejecute (solucione) el análisis del PropertyManager Malla.
Al ejecutar uno o varios estudios, estos se ejecutan como procesos en segundo plano. Haga clic con el botón derecho del ratón en el estudio y seleccione Ejecutar. Simulation sigue ejecutándose en segundo plano después de que finalice la sesión de SOLIDWORKS. Cuando se completa la simulación, los resultados se guardan en el directorio designado.
Para ejecutar varios estudios, en el CommandManager de Simulation, en la pestaña Ejecutar , haga clic en Ejecutar todos los estudios.
Para seleccionar los estudios que ejecutar en la lista de estudios disponibles, haga clic en la flecha hacia abajo en Ejecutar (CommandManager de Simulation) y seleccione Ejecutar estudios especificados.
Evaluador de simulación
El evaluador de simulación comprueba la configuración de un estudio para determinar si es la idónea para obtener una simulación correcta.
Antes de ejecutar un estudio, acceda al Evaluador de simulación para ver si hay condiciones de bloqueo que impiden una ejecución correcta de la simulación.
Simulación descargada
Puede descargar la ejecución de una simulación de un estudio estático o no lineal en otro equipo conectado al dominio de su red local. La descarga de una simulación le permite seguir trabajando con SOLIDWORKS en la computadora coordinadora ejecutando tareas en paralelo.
Para descargar una simulación, debe tener una licencia de SOLIDWORKS Simulation Premium junto con una suscripción activa a los servicios de suscripción de SOLIDWORKS.
La simulación descargada distribuye la parte de solución de ecuaciones del proceso de simulación a una computadora de agente proxy que está conectada al mismo dominio de subred.
Grabación de macros en Simulation
Se pueden grabar las operaciones realizadas con las opciones de la interfaz de usuario de SOLIDWORKS Simulation en una secuencia de comandos de macro.
Con la grabación de macros puede capturar estas tareas para estudios estáticos y no lineales:
- – Crear estudios
- – Definir propiedades de estudio (estudios estáticos)
- – Aplicar material
- – Aplicar cargas y condiciones de contorno
- – Crear malla y control de malla
- – Ejecutar el estudio
- – Crear trazados
La siguiente es una lista de cargas y condiciones de contorno compatibles con la grabación de macros:
Presión, Gravedad, Centrífuga, Carga en rodamientos, Temperatura, Convección, Flujo de calor, Potencia calorífica, Radiación, Masa distribuida, Excitaciones de la base uniforme y seleccionada, Sujeciones, Configuración de análisis de caída, Definiciones de contacto manual (solo con contactos no detectados automáticamente de la selección de entidades) y Contactos entre componentes.
A las opciones de macro se accede desde la barra de herramientas Macro o el menú . Las macros grabadas se guardan como archivos de proyecto de Visual Basic para Aplicaciones (VBA) con formato .swp.
Ejecutar estudios especificados
Puede seleccionar los estudios de Simulation que ejecutar en la lista de todos los estudios de Simulation definidos en un documento de pieza o ensamblaje. Los estudios de Simulation seleccionados se ejecutan automáticamente en modalidad de lote.
Para abrir el cuadro de diálogo Ejecutar estudios especificados:
- Haga clic en
o
- Haga clic en la flecha hacia abajo de Ejecutar este estudio
(CommandManager de Simulation) y seleccione Ejecutar estudios especificados
PropertyManager Copiar estudio
Utilice el PropertyManager Copiar estudio para duplicar un estudio, o para convertir un estudio de origen en un estudio de destino de un tipo diferente.
Para abrir el PropertyManager Copiar estudio:
- Haga clic con el botón derecho del ratón en el icono de estudio superior y haga clic en Copiar estudio.
| Origen | Seleccione el estudio de origen para copiarlo en un nuevo estudio de destino. | |
| Nombre de estudio | Escriba el nombre del nuevo estudio de destino. | |
| Nombre de configuración | Seleccione la configuración para asociar el nuevo estudio. | |
| Estudio de destino | Seleccione uno en la lista de tipos de estudio disponibles. La lista de tipos de estudio admisibles depende del estudio de origen. Solo se puede crear un duplicado de estos tipos de estudio: térmico, de pandeo, de caída, de fatiga, de diseño de recipiente a presión, dinámico no lineal, de submodelo y de diseño. |
Importar operaciones del estudio
uede importar operaciones de simulación definidas en un documento de pieza o subensamblaje en un nuevo estudio estático creado en un documento de ensamblaje que contenga el mismo documento de pieza o subensamblaje.
Para importar operaciones de estudio predefinidas en un documento de ensamblaje:
- – Haga clic con el botón derecho del ratón en el icono de estudio superior, en un PropertyManager Estudio estático y seleccione Importar operaciones del estudio
, o
- – Al crear un nuevo estudio estático, en el PropertyManager Estudio, seleccione Importar operaciones del estudio en .
Simplificación de ensamblajes para Simulation
Puede simplificar ensamblajes complejos utilizando varios métodos sin dejar de conseguir resultados de Simulation, si corresponde. Cuando los recursos computacionales no permiten realizar una simulación en el modelo exacto, utilice las siguientes opciones de simplificación al trabajar con ensamblajes o sólidos multicuerpo.
Trabajar con ensamblajes
Al trabajar con ensamblajes, tenga en cuenta lo siguiente:
- – Haga clic en para comprobar la existencia de interferencias. Asegúrese de que la opción Tratar la coincidencia como interferencia está desactivada. Todas las piezas deben estar libres de interferencias entre sí para un correcto modelado. La opción de contacto Ajuste por contracción requiere una geometría con interferencias. El software le permite mallar componentes que presenten contornos con interferencias, a menos que encuentre dificultades en la solución de componentes con impresiones para encontrar las áreas comunes. Los componentes con un parámetro de contacto libre no se imprimen.
- – Verifique nuevamente la interferencia con la opción Tratar coincidencia como interferencia seleccionada. Esto muestra las superficies comunes compartidas por los diferentes componentes. Un componente que no comparte superficies comunes con otros componentes actúa como si estuviera completamente desconectado a menos que se defina un mecanismo de conexión para conectarlo con otros componentes.
- – Haga clic en para comprobar si hay caras o aristas no válidas. La comprobación de aristas cortas puede ayudar a diagnosticar problemas de mallado.
- Puede excluir un componente o vaciado del análisis suprimiéndolo y, a continuación, mallando el modelo nuevamente. Si hay una malla y usted no repite el mallado, los componentes serán considerados en el análisis. Haga clic con el botón derecho del ratón en la pieza y seleccione Excluir de análisis. La pieza se excluye del estudio sin supresión. La pieza excluida se ocultará.
Exportación de estudios
Se puede exportar un estudio a otros programas FEA. Para exportar un estudio, haga clic con el botón derecho del ratón en el nombre del estudio en el gestor de Simulation y seleccione Exportar. La siguiente tabla lista los programas disponibles:
| Programa FEA | Extensión de archivo |
|---|---|
| GEOSTAR | GEO |
| ANSYS | ANS (archivo 7 Prep) |
| ABAQUS | INP |
| MSC NASTRAN | DAT |
| PATRAN | NEU (archivo neutral) |
| I-DEAS | UNV (archivo universal) |
| Exodus | TXT |
Sólidos rígidos
La principal ventaja de considerar un sólido como rígido en un documento de ensamblaje es ahorrar tiempo en la simulación. Los ensamblajes con sólidos rígidos se ejecutan más rápido que los ensamblajes compuestos por sólidos deformables
Sólido de forma deformada
Puede guardar la geometría deformada verdadera de una pieza o un ensamblaje resultante de la ejecución de un estudio estático o no lineal. Puede guardar la geometría deformada como una nueva configuración o un nuevo documento de SOLIDWORKS. Use la geometría generada por motivos de simulación o fabricación. Esta funcionalidad sirve para mallas mixtas, de sólidos, y de vaciado con sólidos y vaciados. Está disponible en SOLIDWORKS Simulation Professional y versiones posteriores.
Opciones de análisis de simulación
- Opciones de análisis estático
- Opciones de análisis de Frecuencia
- Opciones de análisis de Pandeo
- Opciones de análisis de Térmico
- Opciones de Análisis no lineal
- Opciones de Análisis de caída
- Opciones de análisis de Fatiga
Buscador de tendencias
- Perspectiva general del Buscador de tendencias
- Journal de tendencias
- Gráfico de datos de seguimiento
- Galería del Buscador de tendencias
- Restauración de las iteraciones del Buscador de tendencias
- Adición de iteraciones del Buscador de tendencias
- Eliminación de iteraciones del Buscador de tendencias
- Propiedades físicas de Simulation
Puede calcular las propiedades físicas de todos los sólidos o de los sólidos seleccionados incluidos en un estudio de Simulation.