Optimering av L-balk - Uppsala Universitet

PRO/MECHANICA Wildfire 2.0
Optimering av L-balk
1
Pro/Mechanica Wildfire 2.0
Optimering av L-balk
I det här exemplet kommer vi att börja med att
skapa en enkel geometri i Pro/Engineer. I
övningen kommer du att på egen hand sätta
upp och köra en beräkning samt utföra en
känslighetsanalys (design studie) i
Pro/Mechanica
En bra grundregel är att lägga på alla
rundningar sist i modellen. Detta gör att
modellen blir enkel att förenkla med t.ex.
kommandot Suppress.
R5
1. Skapa geometrin.
Skapa först en ny part med namnet "konsol".
Skapa en L-profil med mått enligt figuren
nedan.
2. Material, laster och randvillkor.
Välj Applications > Mechanica från
fönstermenyn. När unitsfönstret dyker upp
välj "continue" och välj sedan Structure > OK.
Ange material genom att välja ikonen Define
Materials > Steel > Assign > Part och klicka
sedan på parten, eller välj från modellträdet >
OK. Stäng fönstret med Close.
Spänn fast konsolen i dess övre yta genom att
klicka på ikonen för New Displacment
Constraint . Kontrollera att References är
inställd på Surface(s). Fortsätt med att trycka
på pilknappen under Surface(s) och klicka på
den översta ytan. Avsluta med mittenknappen
och låt konsolen vara fixerad i alla
frihetsgrader och stäng fönstret.
Placera sedan en rundning längs innerkanten
enligt figuren nedan.
Definiera ett lastfall: klicka på New
Force/Moment Load knappen . Kontrollera
att References är inställd på Surface(s). Tryck
sedan på pilknappen under Surface(s). Välj

PRO/MECHANICA Wildfire 2.0
Optimering av L-balk
2
Tips!
I Mechanicas dialogfönster har
alltid musens mittknapp samma
som Enter-tangenten. Du kan
alltså stänga ett dialogfönster
genom att trycka på musens
mittenknapp.
ytan som kraften skall sitta på och bekräfta
med mittenknappen. Flytta fönstret så att du
ser modellens koordinatsystem (tänd det om
det inte syns) och definiera en jämt utbredd
last på 1000 N som pekar nedåt (-1000 N i y-
led enligt figuren nedan). Förhandsgranska
med knappen Preview, acceptera med
mittenknappen.
efter någon sekund på Display study statusknappen
och titta efter när beräkningen blir
klar. När berökningen är klar titta igenom
informationen som finns i Run Status fönstret
innan du stänger det.
4. Skapa resultatfönster.
Skapa ett resultatfönster genom att välja
ikonen i dialogfönstret Analyses and
Design Studies. Ge fönstret namnet
"vm_static", markera Static1 genom att trycka
på mappen , acceptera med Open. Fyll i
dialogfönstret på samma sätt som det nedan.
När modellen är klar skall den se ut ungefär
som figuren nedan.
3. Skapa en analys.
Sätt upp en statisk analys genom att välja
Analyses > Mechanica Analysis/Studies från
arkivmenyraden eller välj ikonen . Välj File
> New Static... och namnge den, t.ex. "static1".
Acceptera med mittknapp och stäng fönstret.
Tryck sedan på fliken Display Options för att
göra några ändringar enligt nedan. Avsluta
med knappen .
Tilldela lösaren 256 MB RAM-minne (hälften
av maskinens tillgängliga internminne) genom
att först välja ikonen i dialogfönstret
Analyses and Design Studies och fylla i
Memory Allocation (MB).
OBS! Styr även om Directory for Temporary
Files till C:/temp om du arbetar på Ångström
laboratoriets datorer.
Stäng Run Settings fönstret.
Starta beräkningen startikonen . Svara Yes
på frågan om du vill utföra felkontroll. Tryck

PRO/MECHANICA Wildfire 2.0
Optimering av L-balk
3
Skapa ytterligare ett resultatfönster med
knappen och ge det namnet "disp_static".
Glöm inte att markera Static1 genom att trycka
på mappen och acceptera med Open. Fyll
i fönstret på detta sätt:
klicka först i dess fönster och använd sedan
knapparna för att stoppa och starta m.m.
För att stänga resultatfönstren välj File > Exit
Results. Vid frågan om du vill spara
resultatfönstrena svara Yes och döp dem till
"Result1". Stäng Analyses and Design Studies
fönstret.
5. Skapa en känslighetsanalys.
En vanlig frågeställning är t.ex.:
Hur påverkar en dimensions förändring
hållfastheten i min konstruktion
Tryck sedan på fliken Display Options för att
ställa in animationen enligt nedan.
För att visa hur man kan undersöka detta skall
vi göra en enkel känslighetsanalys på
kälradien. Vi skall först definiera den
parameter som vi vill studera och sedan sätta
upp och köra en känslighetsanalys.
Välj Analysis > Mechanica Design Controls >
Design Params > Create > Select och peka på
rundningen, och sedan radiens mått. Ge
parametern namnet ”radie” och låt den variera
från 3-10 mm. Avsluta med Accept > Done >
Done/Return.
Välj Analyses > Mechanica Analysis/Studies
från arkivmenyraden eller välj ikonen och
därefter File > New Design Study… skriv
namnet ”rad_sens”. Välj ”
Global Sensitivity” och kryssa för parametern
”radie”. Sätt också antalet steg som radien
skall variera med till 5. När du är klar skall
fönstret se ut så här:
Avsluta inställningarna med knappen
.
När båda resultatfönstrena är klara markera
vilka du vill titta på genom att klicka på
Display Result Window . Prova att rotera
och zooma modellen som visar
spänningsfördelningen. För att kontrollera
animeringens uppspelning av deformationen

PRO/MECHANICA Wildfire 2.0
Optimering av L-balk
4
Stäng fönstret och starta beräkningen med
Start run ikonen . Välj Yes för att
rapportera eventuellla fel och Display study
status för att bevaka körningen. Den här
känslighetsanalysen kommer att pågå i ca 5-15
minuter.
När beräkningen är klar kan du stänga fönstret
och skapa ett nytt resultatfönstermed ikonen
och ge det namnet "vm_sens", välj
"rad_sens" med , acceptera med
mittknapp.
Tryck på och välj ”max_stress_vm” från
listan och sedan OK. Se till att parametern
”radie” är vald och stäng fönstret med OK and
Show.
5. Skapa en optimering. (Valfritt)
Som sista steg kan du prova att formulera och
lösa ett optimeringsproblem. Börja med att
skapa ytterligare någon eller några parametrar
på samma sätt som tidigare (t.ex. balktjocklek
och höjd). Parametrarna skapades och ställdes
in med Analysis > Mechanica Design
Controls > Design Params.
Välj sedan Analyses > Mechanica
Analysis/Studies från arkivmenyraden eller
välj ikonen och därefter File > New Design
Study… och skriv namnet ”opt_study”. Välj
Optimization.
Ditt mål blir att:
1. Minimera massan
2. Begränsa Von Mises spänning i
modellen till 30 Mpa.
Använd sedan de parametrar du själv har
skapat och försök nå målen. Resultatet kan ses
i Display study status fönstret där de olika
testade varianterna listas. Pröva att ta fram
grafer för massan och spänningen.
OBS! Sätt Max Iterations till 5, beräkning kan
nämligen ta väldigt lång tid beroende på
datorns prestanda.
För att avsluta välj File > Exit Results och
spara om du vill.
Graferna görs på samma sätt som för
känslighetsanalysen.
Om du har tid över kan du nu på egen hand
definiera ett nytt resultatfönster som visar t.ex.
deformationerna som funktion av
radiespänningen.
©2005. UPPSALA UNIVERSITET, Henrik Hermansson
Instutionen för materialvetenskap, Avdelningen för materialvetenskap,
Box 534, S-751 21 Uppsala. 018-471 14 01
www.ingprog.uu.se/user/henrikh
Henrk.Hermansson@angstrom.uu.se.