SOLIDWORKS Simulation – mitä oikeasti voi tehdä?

Atte ja Anton kävivät webinarissa läpi simuloinnin perusperiaatteita ja SOLIDWORKS‑ympäristön erilaisia analyysivaihtoehtoja. Tässä koostettuna yhteenveto – erityisesti siitä näkökulmasta, millä työkaluilla mitäkin voi tehdä ja milloin kannattaa harkita laajempaa kokonaisuutta.

Simulointi pähkinänkuoressa

Simulointi tarkoittaa käytännössä sitä, että tuote testataan virtuaalisesti ennen fyysisiä prototyyppejä. Voimat, kuormat, lämpötilat, liikkeet, värähtely, kontaktit – kaikki voidaan ajaa mallin läpi.

Webinaarissa nostettiin esiin se, että oikeaan maailmaan nähden simulaatiot ovat keskimäärin noin 1 % tarkkuuden sisällä, kun:

• malli on oikein tehty
• materiaalitiedot vastaavat todellisuutta
• kuormituskuva on realistinen

Mikään malli ei ole täydellinen, mutta simulointi antaa erittäin luotettavan pohjan päätöksenteolle.

Mitä analyysejä SOLIDWORKS‑ympäristössä voidaan tehdä?

Simuloinnit voidaan jakaa muutamaan pääluokkaan. Alla lyhyt avaus niistä käytännön tasolla.

Staattinen lujuusanalyysi, lineaarinen tapaus (linear static)

Ylivoimaisesti yleisin. Selvitetään:

• jännitykset
• muodonmuutokset
• varmuuskertoimet

Perusratkaisu rakenteiden arviointiin.

Ominaistaajuus (frequency)

Tässä mitataan kappaleen ominaisvärähtelytaajuudet.
Jos laite tärisee, pyörii tai altistuu värinälle, tämä analyysi kertoo riskit resonanssiin, jolla puolestaan voi olla yllättävän isot vaikutukset koko tuotteelle. Värähtely sinänsä on normaali ilmiö, mutta jos värähtely osuu osien tai rakenteen ominaistaajuuden kohdalle, liikevoima ja jännitykset nousevat hetkellisesti erittäin korkeiksi. Se nopeuttaa materiaalin väsymistä, sekä halkeamien muodostumista.

Lämpöanalyysit (thermal)

Lämpökäyttäytyminen on tärkeä esimerkiksi:

• muoteissa
• elektroniikkakoteloissa
• koneissa, jotka käyvät pitkään tai kuumina

Analysoitavia ilmiöitä ovat johtuminen, konvektio ja säteily. Lisäksi lämpöanalyysin tuloksia voidaan käyttää perus rakenneanalyysin lähtöarvoina.

Nurjahdus ja lommahdus (buckling)

Ohuiden rakenteiden ja levyjen vakaus.
Tämä kertoo, milloin rakenne romahtaa muodonmuutoksen vuoksi. Nurjahdus tulee selvittää pitkillä ja ohuilla rakenteilla. Levyillä lommahdus tarkoittaa samaa ilmiötä. Kappale saattaa kestää itse kuormituksen ja jännitykset hyvin, mutta kuormitustilanne saattaa aiheuttaa suuren sivuttaisen siirtymän, jolloin nurjahdus/lommahdus pääsee tapahtumaan ja kappale rikkoontuu.

Epälineaarinen analyysi (nonlinear)

Tarvitaan, kun:

• materiaalit eivät käyttäydy lineaarisesti (kumi, muovi, metallin plastinen alue)
• siirtymät ovat suuria
• kontakteja on paljon

Tämä on kohta, jossa perinteinen SOLIDWORKS Desktop version kyvykkyys alkaa tulla vastaan. SOLIDWORKS Simulation Premium sisältää epälineaarisen analyysin, mutta tämä on SIMULIA/Abaqus tuotteen vahvempaa aluetta.

Dynaamiset analyysit (dynamics)

Iskut, transientit, vaihtuvat kuormat.
Jos kuormitus ei ole vakio, dynaaminen simulointi tulee ajankohtaiseksi.

Virtausanalyysit (flow)

SOLIDWORKS Flow Simulation ei ole FEA analyysiä. Mennään CFD analyysin puolelle, mutta Flow kuuluu SOLIDWORKS:n simulaatioperheeseen. Sopii hyvin:

• neste- ja kaasuprosesseihin
• painehäviöihin
• jäähdytysmalleihin

Näitä tehdään käytännössä jatkuvasti eri toimialoilla. Saatavilla on perus Flow Simulation ja sen päälle Electronic Cooling ja HVAC -modulit.

Lisenssitasot – mitä milläkin voi tehdä

SOLIDWORKS Simulation Standard

• Staattiset analyysit (osat)
• Väsymisanalyysi
• Motion-kuormitus

SOLIDWORKS Simulation Professional

• Ominaistaajuus
• Lämpö
• Nurjahdus / lommahdus
• Topologiaoptimointi
• Paineastiat
• Pudotustesti (drop test)

Tämä on useimmille se “oikea” simulointipaketti.

SOLIDWORKS Simulation Premium

• Epälineaarinen tapaus
• Dynaamiset analyysit
• Komposiittimateriaalit

Jos rakenne on haastava, Simulation Premium on käytännössä välttämätön.

3DEXPERIENCE SIMULIA – Abaqus-teknologiaa pilvessä

Tässä tullaan siihen kohtaan, joka kehittyy nopeimmin. Jos Desktop-työkalut tuntuvat rajallisilta, SIMULIA tuoteperhe on vastaus.

3DEXPERIENCE SIMULIA tarjoaa:

• Abaqus ratkaisijan
• pilvilaskennan
• suuret mallit ilman omia rajoitteita
• mm. erittäin luotettavan epälineaarisen kontaktin

Tässä kohtaa pieni tarkennus nimityksiin. Abaqus on FEA-ohjelmisto, joka tunnetaan erityisesti

• erittäin kehittyneestä nonlinear-kontaktista
• laajasta materiaalimallikirjastosta
• kyvystä ratkaista monimutkaisia, dynaamisia ja epälineaarisia ilmiöitä

SIMULIA Dassault Systemesin simulointibrändi. SIMULIA on brändinimi, jonka alla simulointituotteet julkaistaan. Siihen lukeutuu myös muuta kuin Abaqus:

• 3DEXPERIENCE SIMULIA
• Abaqus
• CST Studio Suite (elektromagnetiikka)
• Isight optimointi ja prosessiautomaatio
• Tosca topologiaoptimointi

3DEXPERIENCE SIMULIA SOLIDWORKS-käyttäjälle

• Abaqus ratkaisija
• Käyttöliittymä on 3DEXPERIENCE pilvi-alustassa
• Laskenta pilvessä
• SOLIDWORKS integroituu täysin: Rakenna 3D-malli Solikassa, tee simulointi pilvessä

Abaqus – raskaan sarjan vaihtoehto

Tämä on edelleen markkinoiden yksi tarkimmista ja monipuolisimmista FE-ratkaisuista.

Tyypillisiä käyttökohteita:

• komposiitit
• kumiosat
• törmäys- ja iskutilanteet
• epälineaariset kontaktit

Ei ole ylilyönti sanoa, että jos analyysi on vaikea, Abaqus hoitaa sen.

Tekoäly simuloinnissa SOLIDWORKS Simulation by Proxy – generatiivinen simulaatio

Webinaarin ehkä mielenkiintoisin uutuus oli generatiivinen simulaatio – “Simulation by Proxy”.
Kyseessä on AI-malli, joka on opetettu valtavalla simulaatiodatalla.

Se mahdollistaa:

• äärimmäisen nopeat arviot komponentin käyttäytymisestä
• usean prototyypin suodatuksen sekunneissa
• varsinaisen FEA:n kohdistamisen vain lupaavimpiin vaihtoehtoihin

Tämä ei korvaa varsinaista FEA:ta, mutta nopeuttaa konseptointia merkittävästi.

AI Leo – suunnittelijan avustaja

Leo on 3DEXPERIENCE-ympäristön sisäinen tekoäly, joka löytyy myös desktop SOLIDWORKS:n sisältä

• ohjaa mallintamista
• auttaa simuloinnin valmistelussa
• tunnistaa ongelmakohtia mallista

Kyse ei ole tavallisesta yleiskäyttöisestä AI:sta, vaan suunnitteluun rakennetusta työkalusta.

Lisenssimallit – joustavuutta projekteihin

Hyvä nosto webinaarista oli myös lisenssimallien joustavuus.

Saatavilla on:

• 3 kuukauden lisenssit projektikohtaisesti
• 12 kuukauden lisenssit jatkuvaan käyttöön
• omistusmalli ylläpidolla

Tämä on käytännöllinen malli, jos simulointi ei ole päivittäistä, mutta tarvitaan hetkeksi “täysi työkalupakki”.

SOLIDWORKS Simulation Webinaaritallenne

Tallenteessa käydään läpi yksityiskohtaisemmin mm. simuloinnin tarkkuus, eri analyysien erot, käytännön esimerkit sekä hienoja videoita eri analyyseistä

Jos haluat SOLIDWORKS Simulation sparrausta

Autamme mielellämme arvioimaan:

• mikä lisenssitaso sopii teidän tarpeisiin
• mitä analyysimenetelmiä kannattaa käyttää
• miten simuloinnin voi ottaa järkevästi osaksi suunnitteluprosessia

Voit varata ajan suoraan kalenterista tai olla yhteydessä myyntiin matalalla kynnyksellä.