Застосування CAD/CAE-системи SolidWorks у задачах аналізу міцності деталей верстатних пристосувань
Олександр Петров, Олег Піонткевич, Антоніна Буда, Віктор КоломієцьМіцність деталей є критично важливою характеристикою конструкції верстатних пристосувань. Розрахунок на міцність деталей верстаних пристосувань необхідний як при проєктуванні нових конструкцій, так і при перевірці тих, що існують. Традиційні методи розрахунку, такі як розрахунок за номінальними напруженнями, хоча і прості у використанні, проте мають низьку точність. Це створює потребу в більш точних й ефективних методах аналізу міцності. Сучасні CAD/CAE-системи, зокрема SolidWorks з додатком Simulation, надають потужні інструменти для проведення інженерних розрахунків та моделювання методом скінченних елементів.
Представлений у статті алгоритм проведення статичного розрахунку на прикладі деталі "Прихват" демонструє послідовність дій під час аналізу міцності в середовищі SolidWorks. Цей алгоритм містить створення 3D-моделі, генерацію кінцево елементної сітки, вибір матеріалу, визначення умов закріплення та навантаження, проведення розрахунку та аналіз результатів. Важливим етапом аналізу є вибір матеріалу деталі. При цьому варто враховувати, що бази даних іноземних CAD/CAE-систем можуть не містити деяких вітчизняних матеріалів, що вимагає вибору аналогів з подібними характеристиками. Система дозволяє візуалізувати результати розрахунків у вигляді кольорових схем розподілу напружень та деформацій. Це значно полегшує аналіз та інтерпретацію результатів, дозволяючи швидко виявляти критичні зони конструкції. Використання CAD/CAE-систем для аналізу міцності деталей верстатних пристосувань має низку переваг порівняно з традиційними методами. Воно підвищує точність розрахунків, скорочує час на проведення, дозволяє легко вносити зміни в конструкцію та миттєво оцінювати їхній вплив на міцність деталі. Запропонований метод дозволяє проводити як проєктні, так і перевірні розрахунки деталей верстатних пристосувань. Це робить його універсальним інструментом для інженерів-конструкторів. Упровадження таких методів аналізу міцності є особливо актуальним як для навчального процесу, так і для реального виробництва. В умовах навчання це дозволяє студентам отримати практичні навички роботи з сучасними інженерними системами. На виробництві це сприяє підвищенню якості проєктування, зменшенню кількості помилок та оптимізації конструкцій
Використані джерела
[1] Hoffman. E.G. (2003). Jig and Fixture Design (5th ed.). Delmar: Cengage Learning.
[2] Petrov, O.V., & Sukhorukov, S.I. (2015). Computer design of technological equipment. Course design. Vinnytsia: VNTU.
[3] Yatsenko, V.P., Vashchenko, S.M., & Parfenenko, Yu.V. (2016). The method of integration of calculation modules and CAD of machine tools. In Informatics, mathematics, automation: Materials and program of the scientific and technical conference (p. 119). Sumy: Sumy State University.
[4] Ivanov, V.O., & Bagrii, Ya.V. (2015). Rationale for the choice of a CAD system for the functioning of the system of automated design of machine tools. In Automation, control and management: Search for ideas and solutions: Collection of scientific papers of the 1st All-Ukrainian scientific and technical conference (pp. 421-424). Krasnoarmiysk: DonNTU.
[5] Petrov, O.V., Sukhorukov, S.I., Trofymchuk, M.V., & Podolyak, V.A. (2015). Tools for automating calculations of parameters of clamping devices for technological operations of mechanical processing. Bulletin of the Khmelnytskyi National University. Technical Sciences, 6, 29-33.
[6] Petrov O.V., Podolyak, V.A., & Gunderchuk, S.O. (2017). The use of applied programs for calculating the strength of parts of machine tools. Bulletin of the Khmelnytskyi National University. Technical sciences, 2, 12-14.
[7] Chygrin, S.O., Kravchenko, E.Yu., Pavlenko, I.V., & Ivanov, V.O. (2017). Numerical modeling of the stress-strain state of support elements of machine tools. In O.H. Husak & V.G. Yevtukhov (Eds.), Modern technologies in industrial production: Materials of the scientific and technical conference of teachers, employees, postgraduates and students of technical engineering. of systems and energy-efficient technologies (p. 152). Sumy: Sumy State University.
[8] Tkachuk, M. et al. (2023). Calculation and experimental study of the stress-strain state of elements of technological systems with using of the method of finite elements and holographic interferometry. Bulletin of the National Technical University “KhPI” Series Engineering and CAD, 1, 92-114. doi: 10.20998/2079-0775.2023.1.10.