Het mysterie van symmetrie | deel 2

Geschreven door Martijn Visser op 16-7-18 16:30

SOLIDWORKS Simulation biedt een mooie tool om vele verschillende ideeën in een korte tijd te testen. Maar soms wordt een idee vrij groot en kan het zijn dat u in tijdnood komt. Een handige oplossing is om gebruik te maken van de symmetrie in uw ontwerp, om zo de rekentijd aanzienlijk te verminderen. In het eerste item van deze tweedelige blog legde ik het Symmetry Fixture Type uit en sprak ik over de toepassing en mogelijk valkuilen. In dit tweede deel wil ik dieper ingaan op de Cyclic Symmetry Fixture en zijn toepassing.

Het verschil tussen symmetrie en cyclische symmetrie
Zoals we hebben gezien in het eerste deel van deze tech blog, wordt de Symmetry Fixture gebruikt voor de volgende situatie:

In het geval van cyclische symmetrie, denken de meeste mensen aan iets als dit:

Dit klopt uiteraard, maar de volgende situatie is óók cyclisch symmetrisch:

Het belangrijkste punt is dat een cilindrische vorm niet automatisch een Cyclic Symmetry Fixture situatie is, maar ook een niet-cilindrische vorm niet automatisch een Symmetry Fixture situatie. En dit is precies waar de meeste problemen ontstaan met het correct toepassen van symmetrie in een simulatiestudie.

Dus wanneer gebruikt u een Cyclic Symmetry Fixture? Dat is eigenlijk heel simpel. U hoeft enkel te kijken of er een circulair patroon mogelijk is rond een bepaalde as in uw model. Dit maakt het mogelijk om een segment uit het model te halen en dat te gebruiken voor de simulatiestudie. Let er wel op dat de geometrie, fixaties en belasting condities gelijk moeten zijn voor alle andere segmenten die in een cyclisch patroon het model vormen.

Het grootste verschil tussen een Symmetry Fixture en een Cyclic Symmetry Fixture is dat in het geval van een Cyclic Symmetry Fixture de vastgezette vlakken nog steeds kunnen bewegen in hun normaalrichting, terwijl bij een Symmetry Fixture de normaalrichting van een vlak is gefixeerd.

Dus bij tangentiele belastingen en snijvlakken die in hun normaalrichting kunnen vervormen, gebruikt men de Cyclic Symmetry fixture. Als het model een circulair patroon heeft en de belastingen ervoor zorgen dat de snijvlakken niet in hun normaalrichting kunnen vervormen, gebruikt men de Symmetry fixture.

Geldige secties maken voor cyclische symmetrie
Om uw model klaar te maken voor het toepassen van Cyclic Symmetry Fixtures, maakt u een Cut (of een Assembly Cut) feature om zo een sectie van het model te krijgen die in een cyclisch patroon rondom een centrale rotatie-as herhaald kan worden. Een geldige uitsnede produceert een compleet onderdeel wanneer deze herhaald wordt met een Equal Spacing Circular Pattern Feature, er mogen dan geen gaten of breuken tussen de secties zitten. U kunt geen Cyclic Symmetry Fixture toepassen op een ongeldige sectie. Laten we als voorbeeld eens kijken naar het volgende onderdeel:

In dit geval kunnen we niet eenvoudigweg rechte lijnen gebruiken om een sectie van dit model te creëren, want dat zou het model doorsnijden op ongeldige locaties. De schets zou er dan zo uitzien:

De waaier bestaat uit 8 bladen, dus ik neem een 45-graden deel (360/8). Zoals hierboven te zien is, snijden de rechte hartlijnen door de bladen. Dit is niet gewenst, dus ik heb 2 bogen met gelijke radius geschetst om dit op te lossen. Uiteindelijk zag de sectie er als volgt uit:

Studie opzet
Nadat u een juiste sectie uit uw model hebt gehaald, kunt u de simulatiestudie uitvoeren. Om een Cyclic Symmetry Fixture toe te passen klikt u met de rechtermuisknop op Fixtures in de Study Tree en selecteert Advanced Fixtures. In dit voorbeeld is het nodig om twee verschillende Cyclic Symmetry Fixtures te maken, één voor elke set vlakken. Dit is hieronder te zien.

U dient ook een as te selecteren. De as kan gecreëerd worden met de Axis Feature en moet liggen op het snijpunt van de twee geselecteerde vlakken.

Cyclic Symmetry Fixtures geven extra stabiliteit aan het object waar het op wordt toegepast, maar weerhouden het object er niet van om te bewegen langs of rond de symmetrieas. Ik raad dan ook aan om de juiste fixaties toe te passen om het model te stabiliseren en vrijheidsgraden te voorkomen bij het toepassen van cyclische symmetrie. In dit geval zou ik dus alsnog het vlak van het middelste gat vastzetten om ongewenste vrijheidsgraden te voorkomen.

Studieresultaten
Voor de resultaten gebruik ik een remschijf samenstelling. Deze wordt geanalyseerd met een niet-lineaire studie, die een boutaansluiting en No Penetration Contacts bevat. Bij het analyseren van een volledig model zou dit erg veel rekentijd vergen. Allereerst ziet de stress plot er als volgt uit:

Omdat we slechts een deel van de samenstelling hebben geanalyseerd, zien we alleen deze sectie in de resultaat plot. Wanneer ik een transparante weergave van het originele model activeer, is ook duidelijk de verschuiving buiten de vlakken van de Cyclic Symmetry Fixture te zien. Dit is typerend gedrag voor de Cyclic Symmetry Fixture, zoals we eerder al bespraken. Dit resultaat is hieronder te zien (de plot is inclusief een vervormingsschaal van 100).

Zoals al genoemd in deel 1 van deze blog, is het ook mogelijk om het volledige model zichtbaar te maken. Ga hiervoor naar Edit Definition van de Plot. Selecteer onder Advanced Options Display Symmetric Results. Hiermee wordt de plot in patroon herhaald om zo het volledige model te tonen.

Conclusie
Het hoofddoel bij het gebruiken van cyclische symmetrie is het verminderen van de rekentijd van een studie. Dit pakte zeer goed uit voor de remschijf samenstelling! Hierbij wat aantallen:

*Na 30 minuten was de eerste berekeningsstap van de niet-lineaire analyse nog niet afgerond, dus ik heb het volledige resultaat niet afgewacht. Dit getal laat echter al een enorme tijdwinst zien bij het gebruik van cyclische symmetrie.

Dit brengt me bij het einde van deze tweedelige tech blog. Ik hoop dat ik nuttige informatie heb kunnen geven over de symmetrie mogelijkheden in SOLIDWORKS Simulation. Het volgende is goed om te onthouden als u twijfelt over het gebruik van Symmetry of Cyclic Symmetry: bij tangentiele belastingen en snijvlakken die in hun normaalrichting kunnen vervormen, gebruikt men de Cyclic Symmetry fixture. Als het model een circulair patroon heeft en de belastingen ervoor zorgen dat de snijvlakken niet in hun normaalrichting kunnen vervormen, gebruikt men de Symmetry fixture.

Onderwerpen: SOLIDWORKS tech blog, SOLIDWORKS Simulation

Geschreven door Martijn Visser