"Top EUROPEAN Partner in DIGITAL Manufacturing"

Image

Symulacja wytrzymałościowa elementów drukowanych 3D – siatki lattice

Lattice – siatkowe struktury wypełniające – z roku na rok zyskują na popularności. Istnienie wiele różnych typów – od struktur o wysokiej sztywności, wysokiej absorpcji energii, aż do poprawiających bioresorbowalność implantów medycznych. Własności te znane są tylko ogólnie, a zbadanie wpływu zastosowanej struktury na zachowanie ostatecznej części wymaga przeprowadzenia obliczeń inżynierskich. Aktualna wersja NX dostarcza narzędzi, które w znacznym stopniu ułatwiają i przyspieszają przygotowanie i przeprowadzenie takiej symulacji. 


Czynnikami wpływającymi na ostateczne właściwości konstrukcji z siatką lattice są:

1. Objętość zajmowana przez strukturę

2. Typ struktury

3. Grubość prętów oraz odległości pomiędzy nimi,

4. Materiał

W przypadku regularnej budowy i wykorzystania elementów opisanych w literaturze możliwe jest skorzystanie z metody homogenizacji. Pozwala uniknąć bezpośredniego wykorzystania geometrii struktury poprzez przypisanie własności struktury do pełnej bryły. Przypadku bardziej złożonego projektu zachodzi konieczności wykonania symulacji na rzeczywistej geometrii. Przykładem może być wykorzystanie własnej struktury, stworzonej za pomocą polecenia Edytor komórek elementarnych.

Dodatkowo tworzona siatka może składać się z wielu typów komórek połączonych ze sobą poleceniem Połącz siatki. Wiele zastosowań znajdują również siatki stochastyczne, które również wymagają przeprowadzenia symulacji na rzeczywistej geometrii.

Obliczenia wytrzymałościowe struktur lattice łączą się z kilkoma istotnymi aspektami. Pierwszym z nich jest dyskretyzacja takiej geometrii. Z uwagi na małe rozmiary prętów tworzących siatkę oraz ich dużą liczbę, konieczne byłoby wykorzystanie dużej liczby elementów siatki MES. To generowałoby duży czas obliczeń, nawet dla najprostszych detali. Rozwiązaniem tej kwestii jest zastąpienie geometrii bryłowej siatki lattice obliczeniową siatką 1D. Skróciłoby to w znaczący sposób czas obliczeń, ale wymagałoby ogromnego nakładu pracy od użytkownika. Dlatego tworząc symulację do modelu zawierającego lattice, konwersja ta jest wykonywana automatycznie przez NXa. Ponadto do elementów 1D, również z automatu, przypisywana jest średnica pręta oraz materiał przejęty z modelowania. Dzięki temu zarówno czas obliczeń, jak i czas przygotowania symulacji ulega znaczącemu skróceniu.

Kolejną kwestią jest połączenie elementów 1D do elementów 3D. Połączenie końcowego węzła elementu belkowego z węzłem elementu bryłowego powodowałoby spiętrzenie naprężenia w danym miejscu. W takim przypadku należałoby rozłożyć kontakt na większej powierzchni – tak jak w rzeczywistości. Tutaj podobnie, jak przy ręcznym generowaniu siatki, wymagałoby to czasochłonnego zaznaczania wielu węzłów siatki lattice. Z tego powodu NX daje do dyspozycji wykonania takiej operacji automatycznie za pomocą operacji Połączenie 1D – Siatka 1D do ścianki. Umożliwia ona połączenie węzłów siatki 1D z węzłami elementów 3D znajdującymi się na wskazanych ściankach znajdującymi się nie dalej niż zadany promień. Połączenie to realizowane jest za pomocą wskazanego typu elementu 1D (np.: RBE2 lub RBE3). Razem z automatyczną konwersją siatki lattice do elementów 1D operacja tworzy komplet narzędzi dedykowanych pracy przy symulacji tego typu konstrukcji.

Z tak przygotowanym modelem można przejść do kolejnych etapów, tj.: nadawanie obciążeń, czy warunków brzegowych. Na tym etapie praca nie różni się już niczym od pracy z konwencjonalną geometrią.

Na dole wpisu został dołączony film, z przykładowym procesem pracy – od modelu CAD do modelu obliczeniowego.

Witaj w CAMdivisionPL | EN

# Blog NX CAD/CAE/CAM 
Nasze kanały: social facebooksocial facebooksocial facebooksocial facebook