Jak tworzyć złącza śrubowe w SOLIDWORKS Simulation?

Rodzaje połączeń śrubowych w środowisku SOLIDWORKS

Tworząc projekt CAD z wykorzystaniem połączeń śrubowych, należy uwzględnić kilka istotnych aspektów. Najczęściej mamy do czynienia z dwoma komponentami. Są one łączone za pomocą śruby z gwintem zewnętrznym oraz nakrętki lub innego elementu z gwintem wewnętrznym. Taki układ stanowi klasyczne połączenie śrubowe.

W niektórych przypadkach projektowych zrezygnowanie z uwzględniania śrub w modelu CAD wymaga opierania się na wytycznych konstrukcyjnych, takich jak średnica trzpienia, geometria łba czy inne cechy istotne dla analizy. Różnorodne metody podejścia do projektowania takich połączeń zostały szerzej opisane w artykule dotyczącym połączeń śrubowych w SOLIDWORKS.

Różnice między połączeniami śrubowymi a gwintowymi

Połączenie śrubowe to kompletny system oparty na interakcji śruby i nakrętki. Podczas gdy połączenie gwintowe odnosi się bezpośrednio do kontaktu pomiędzy zwojami gwintu, a także jego zachowania pod obciążeniem. Dla użytkowników SOLIDWORKS kluczowe jest właściwe przyporządkowanie typu połączenia do specyfiki projektu. Co znacząco wpływa na jakość wyników i optymalizację symulacji.

Tworzenie definicji połączenia w SOLIDWORKS Simulation

W SOLIDWORKS Simulation projektant może odwzorować złącze śrubowe na dwa sposoby – jako model uproszczony lub odwzorowanie rzeczywiste. Dobór odpowiedniego podejścia uzależniony jest od rozmiaru modelu oraz wymaganej precyzji.

Aby skutecznie skonfigurować połączenia śrubowe, należy:

• przypisać materiały śrubom i elementom łączonym,

• określić parametry gwintu (jeśli mają wpływ na analizę),

• ustawić odpowiedni poziom siły wstępnej działającej w złączu.

Właściwe uproszczenie modelu gwintu może znacząco przyspieszyć analizę. Dlatego przy projektowaniu warto rozważyć wykorzystanie uproszczonej geometrii – przy zachowaniu pełnej wiarygodności wyników. Więcej informacji na temat definiowania gwintów można znaleźć w poradniku dotyczącym kreatora gwintów w SOLIDWORKS CAD.

Zastosowanie Toolbox przy projektowaniu złączy śrubowych

Jednym z najbardziej pomocnych narzędzi w SOLIDWORKS jest biblioteka Toolbox, zawierająca kompletne definicje geometryczne typowych elementów złącznych, takich jak śruby zgodne z obowiązującymi normami. Użytkownik, wybierając materiał z dostępnej bazy, uzyskuje dane takie jak:

• wartość granicy plastyczności,

• maksymalne dopuszczalne naprężenia,

• inne właściwości mechaniczne.

Dzięki integracji z złącza śrubowe SOLIDWORKS i funkcją „Łączniki”, możliwe jest wykorzystanie pełnych informacji o geometrii oraz właściwościach mechanicznych w sposób zrozumiały dla solwera MES. Tak przygotowany model stanowi solidną podstawę do prowadzenia rzetelnych analiz.

Złącze śrubowe jako uproszczony element analizy

W toku analizy inżynierskiej wykorzystuje się uproszczony model połączenia, który w SOLIDWORKS Simulation funkcjonuje jako złącze śrubowe. Takie rozwiązanie skraca czas tworzenia siatki i przyspiesza generowanie wyników.

Informacje geometryczne z Toolboxa automatycznie definiują współpracujące powierzchnie walcowe i przypisują im odpowiednie właściwości – sztywne lub elastyczne. Chociaż fizyczna geometria śrub i nakrętek nie jest modelowana, to ich wpływ, w tym siła tarcia, siła docisku czy moment skręcający, zostaje w pełni uwzględniony w symulacji.

Najważniejsze parametry złączy śrubowych w analizach SOLIDWORKS

Odpowiedni dobór materiałów ma bezpośrednie przełożenie na wynik końcowy analizy. Mechaniczne właściwości przypisane w środowisku SOLIDWORKS Simulation decydują o wytrzymałości projektowanego połączenia.

Kolejnym istotnym aspektem jest siła wstępna – czyli napięcie generowane przez śrubę podczas dokręcania. Jej właściwe dobranie przeciwdziała luzowaniu się złącza oraz podnosi jego odporność na zmienne obciążenia.

Po zakończeniu symulacji należy dokładnie przeanalizować wyniki. Kluczowe wskaźniki to:

• rozkład naprężeń,

• siły reakcji,

• przemieszczenia oraz deformacje elementów.

Złącza śrubowe SOLIDWORKS Simulation można optymalizować poprzez symulację statyczną, biorąc pod uwagę wszystkie istotne parametry, takie jak napięcie wstępne i współczynnik tarcia pomiędzy powierzchniami łączonymi.

Skuteczne metody odwzorowania połączeń śrubowych w SOLIDWORKS Simulation

W przypadku modeli tworzonych bezpośrednio w SOLIDWORKS najlepsze rezultaty można uzyskać dzięki zastosowaniu danych z biblioteki Toolbox. Gdy projekt nie zawiera fizycznych śrub, bardziej optymalne będzie wykorzystanie uproszczonych złączy z poziomu SOLIDWORKS Simulation.

Dobrze przygotowany model umożliwia szybkie i wiarygodne przeprowadzenie obliczeń bez konieczności szczegółowego odwzorowania geometrii śruby – co mogłoby niepotrzebnie wydłużyć czas analizy.

Wybór odpowiedniej metody zależy od charakterystyki projektu, możliwości obliczeniowych i oczekiwań końcowego odbiorcy. Dzięki funkcjom dostępnych w SOLIDWORKS Simulation, projektanci mogą z powodzeniem zoptymalizować proces tworzenia połączeń śrubowych, zachowując pełną kontrolę nad jakością i czasem wykonania analiz. Jeśli masz więcej pytań, zapraszamy do kontaktu.