در این تمرین شبیه سازی تحلیل استاتیک را روی یک سازه که از نوع تیر (beam) است را با بررسی تاثیر بار وارد بر سه تکه تیرآهن که به هم جوش داده شده اند به وسیله ی نرم افزار سالیدورکس و سپس تحلیل نمودار های تنش برشی و خمشی انجام میدهیم.
همچنین میتوانید شبیه سازی جریان هوا در کانال کشی تهویه مطبوع را بخوانید
منظور از سازه تیر سازه ای است که خرپا نیست .خرپاها معمولاً منحنی هستند، در حالی که تیرها معمولاً مستقیم هستند. خرپاها به گونه ای طراحی شده اند که فواصل طولانی را بدون تکیه گاه میانی بپیمایند، در حالی که تیرها به تکیه گاه در انتهای خود یا در طول خود نیاز دارند.
1-باز کردن فایل پارت :
نرم افزار سالیدورک را اجرا کنید و فایل پارت Beam را باز کنید.
جهت دانلود فایل مربوط به تمرین کلیک کنید
2-ایجاد یک پروژه:
از سربرگ Simulation با کلیک روی New Study و سپس انتخاب گزینه ی Static یک پروژه ی شبیه سازی استاتیک ایجاد کنید و نام آن را Beam Analysys بگذارید. اگر سربرگ Simulation وجود نداشت با رفتن به سربرگ Soildworks Add-ins آن را اضافه کنید.
3-تعریف متریال
از سربرگ simulation روی Apply Material کلیک کرده و جنس قطعه را ASTM A36 Steel انتخاب کنید.
4-مشخص کردن خرپا یا تیر بودن تکه های سازه
هر سه تکه ی مدل ما تیر هستند و مهم است که این را برای سالیدورک تعیین کنیم پس برای این کار از درخت شبیه سازی از زیر پوشه ی cut list روی سه تکه ی سازه یعنی solid body1 و solid body2 و solid body3 راست کلیک میکنیم و با کلیک روی Edit Definition و سپس انتخاب beam نوع سازه ها را تیر قرار میدهیم. بدیهی است که با انتخاب truss نوع سازه خرپا تعریف میشود.
5-مشخص کردن تکیه گاه های سازه و محدوده حرکت
این که سازه از کدام قسمت ثابت شده است و در کدام جهت ها میتواند حرکت کند باید مشخص شود.
برای این کار از سربرگ Simulation لیست کشویی Fixture Advisor روی Fixex Geometry کلیک کنید و در منوی باز شده از بخش standard گزینه ی immovable را انتخاب کنید .برای قسمت Joints نقطه ی ابتدایی سازه را انتخاب کنید (طبق تصویر زیر) تا این قسمت از هر جهت ثابت در نظر گرفته شود و سپس ok کنید.
پ ن : گزینه ی Fixed Geometry هم مثل immovable است با این تفاوت که در Fixed Geometry تمام درجات آزادی انتقالی و چرخشی محدود هستند ولی در immovable حرکت چرخشی امکان پذیر است.
شکل های شماتیک زیر تفاوت شکل تغییر شکل (منحنی چین دار آبی) سازه را هنگام استفاده از دو حالت نشان میدهد.
یک بار دیگر از سربرگ Simulation لیست کشویی Fixture Advisor روی Fixex Geometry کلیک کنید و این بار در منوی باز شده از بخش standard گزینه ی Use Refrence Geometry را انتخاب کنید. برای قسمت Joints نقطه ی انتهایی سازه را انتخاب کنید (مخالف سری قبل) و برای قسمت زیرین Joints صفحه ی Front plane را انتخاب کنید تا این قسمت فقط روی Front plane آزادی حرکت داشته باشد.
در بخش های Transltions و Rotation با فعال کردن گزینه ها طبق تصویر زیر محدوده ی حرکت خطی و چرخشی سازه در آن نقطه روی ّFront plane را مشخص کنید سپس ok کنید.
6-مشخص کردن نیرو های وارده بر سازه
از سربرگ Simulation لیست کشویی External loads روی Force کلیک کنید و در منوی باز شده قسمت Selection را روی حالت joints قرار دهید (میخواهیم نیروی وارد بر یک نقطه اتصال را تعریف کنیم) و طبق تصویر زیر نقطه ی اتصال تکه ها به هم را انتخاب کنید و در قسمت زیرین آن صفحه ی Top plane را انتخاب کنید تا نیرو عمود بر این صفحه به نقطه ی مشخص شده وارد شود.
در قسمت Force با فعال کردن گزینه ها طبق تصویر زیر مقدار نیروی وارده در جهت عمود بر صفحه را 5000 نیوتون قرار دهید و تیک reverse direction را بزنید تا نیرو در جهت منفی وارد شود و ok کنید.
یک بار دیگر از سربرگ Simulation لیست کشویی External loads روی Force کلیک کنید و در منوی باز شده قسمت Selection را روی حالت beams قرار دهید(میخواهیم نیرو های وارد بر یک تیر را تعریف کنیم) و طبق تصویر زیر تکه ی بزرگتر سازه را انتخاب کنید و در قسمت زیرین آن صفحه ی Top plane را انتخاب کنید تا نیرو عمود بر این صفحه به قطعه ی مشخص شده وارد شود.
در قسمت Force با فعال کردن گزینه ها طبق تصویر زیر مقدار نیروی وارده در جهت عمود بر صفحه را 2000 نیوتون قرار دهید و تیک reverse direction را بزنید تا نیرو در جهت منفی وارد شود و ok کنید.
7-اجرای پروژه شبیه سازی استاتیک
از سربرگ Simulation روی Run This Study کلیک کنید تا شبیه سازی اجرا شود.
8-مشاهده مقدار تنش (فشار) و جابجایی روی جاهای مختلف سازه بعد وارد شدن نیرو ها
از قسمت result با دابل کیک روی هرکدام از موارد stress و displacement میتوانید نمودار مربوط به تنش فشار و جابجایی را ببینید.با راست کلیک روی موارد و انتخاب Edit definition میتوانید وارد بخش تنظیمات مربوط به هریک شوید و مواردی مثل تنظیم نوع نمایش اعداد (از سربرگ chart options قسمت number format) یا نمایش نقاطی که در آن ها تنش یا جابجایی حداقل و حداکثر است را با زدن تیک های مربوطه در سربرگ chart options را تنظیم کنید.
9-مشاهده نتایج تنش های برشی و خمشی روی تیر
میتوانید انواع تنش ها را روی تیر مشاهده کنید برای این کار با راست کلیک روی stress و انتخاب Edit definition و رفتن به سربرگ definition و بعد قسمت Display ، از لیست beam stress می توانید تنش های محوری یکنواخت، تنش های پیچشی، خمشی و برشی را در دو جهت متعامد (dir 1 و dir 2) و بیشترین تنش ها را بر روی الیاف که از ترکیب تنش های محوری و خمشی ایجاد می شود را انتخاب و مشاهده کنید.
در جدول زیر میتوانید ببینید که هر یک از موارد لیست beam stress کدام تنش را نشان میدهد:
Axial | تنش های محوری یکنواخت |
Upper bound bending in DIR 1 | بیشترین مقدار تنش خمشی در جهت DIR1 |
Upper bound bending in DIR 2 | بیشترین مقدار تنش خمشی در جهت DIR2 |
Upper bound axial and bending | بیشترین تنش ها روی الیاف شدید شامل ترکیب تنش محوری یکنواخت و دو تنش خمشی |
Torsional | بیشترین شدت تنش پیچشی |
Shear in DIR 1 | بیشترین مقدار تنش برشی در جهت DIR1 |
Shear in DIR 2 | بیشترین مقدار تنش برشی در جهت DIR2 |
منظور از DIR1 و DIR2 همان حهت هایی هستند که در قسمت Translations از منوی Fixtures با انتخاب آنها محدوده حرکت سازه را تعیین کردیم.
با انتخاب Upper bound bending in DIR 2 و Shear in DIR 1 نمودار های تنش برشی و خمشی را مشاهده کنید.
نمودار تنش خمشی- تنش خمشی به طور خاص به مقاومت داخلی قطعه اشاره دارد که در مقابل خم شدن مقابله می کند.وقتی تنش خمشی منفی است یعنی تیر در آن نقطه تحت فشار است و وقتی صفر است یعنی خنثی است و فشاری روی آن نیست . وقتی مثبت است یعنی مقاومت دارد و در صورت وراد شدن بار اضافی روی آن باز هم تحمل دارد
نمودار تنش برشی- تنش برشی به طور خاص به مقاومت داخلی قطعه اشاره دارد که در مقابل بریده شدن مقابله می کند.
10-مشاهده نمودار تنش برشی تیر
روی Results راست کلیک کنید و Define Beam Diagrams را انتخاب کنید و در منوی باز شده از قسمت component گزینه ی Shear Force in DIR 1 را انتخاب کنید و ok کنید تا نمودار تنش برشی ایجاد شود.