آموزش تحلیل نیرو و تنش در سالیدورک (از صفر تا صد)

در این مطلب با کمک نکات کلی، روند و دستورات لازم برای تحلیل نیرو در سالیدورک رو یاد می دیم. در آخر مطلب هم چند ویدیوی کاربردی در این زمینه داریم. از یادگیری لذت ببرید.

6 مرحله کلی تحلیل نیرو در محیط سالیدورکز

1- روی Add a force کلیک کنید. با این کار، Force PropertyManager برایتان نمایش داده می شود.

2- در قسمت گرافیک (graphics)، وجوه مورد نظرتان را انتخاب کنید.

3- حالا گزینه Normal را انتخاب کنید تا نیرو به صورت نرمال در هر وجه انتخاب شده اعمال شود.

4- ابتدا واحدهای نیرو و سپس مقدار نیرو را وارد کنید. مقدار نیروی مشخص شده به هر وجه اعمال می شود.

5- کلیک کنید.

6- روی Next کلیک کنید.

طراحی خودرو با سالیدورک (و 12 نکته کاربردی)

خیلی ها می پرسند که چطور باید تجزیه و تحلیل نیرو انجام بدهیم. ما اینجا مراحل کار را برایتان به طور کامل توضیح می دهیم.

نحوه استفاده از ابزار

مرحله 1- طرح یا پیشنهاد خودتان برای تغییر را شرح دهید. هدف یا چشم اندازتان برای این تغییر را تعریف و آن را در کادری در وسط صفحه یادداشت کنید.

سالیدورک رو قورت بده! بدون کلاس، سرعت 2 برابر، ماندگاری 3 برابر، پولسازی با طراحی صنعتی، قطعات، هواپیما، خودرو مدلسازیهای پیچیده... دانلود کن

مرحله 2- نیروهای توسعه دهنده تغییر را شناسایی کنید. به انواع نیروهایی که باعث تغییر می شوند فکر کنید.

مرحله 3– نیروهای منع کننده تغییر را شناسایی کنید.

در وهله بعد باید به این فکر کنید که هدف از تحلیل میدان نیرو چیست؟ تحلیل میدان نیرو در واقع یک تکنیک مدیریت تغییر است که در ابتدا توسط روانشناسی به نام کرت لوین (Kurt Lewin) برای استفاده در موقعیت های اجتماعی ابداع شد.

این تکنیک، نیروها را نشان می دهد و حرکت آنها را تجزیه و تحلیل می کند؛ یعنی نشان می دهد که آیا این نیروها به سمت هدف حرکت می کنند (نیروهای کمک کننده) یا حرکت مهار کننده ای دارند (نیروهای بازدارنده).

دانلود رایگان: آموزش صفر تا صد سالیدورکس (فیلم فارسی+PDF)

حالا این سوال مطرح می شود که به عنوان نمونه چه مثالی می توان از یک میدان نیرو زد؟

میدان نیرو در فیزیک نقشه ای از یک نیرو در ناحیه خاصی از فضا است. از آنجایی که نیرو یک بردار است – مثل یک فلش هم اندازه دارد و هم جهت- همه میدان های نیرو میدان های برداری هستند. نمونه هایی از میدان های نیرو شامل میدان های مغناطیسی، میدان های گرانشی و میدان های الکتریکی است.

چطور تحلیل تنش یا استرس (stress) را محاسبه کنیم؟

تنش از تقسیم نیرو بر مساحت تولید کننده تنش و توسط واحدها به دست می آید. از آنجایی که این ناحیه (“A”) یا مقطعی و یا محوری است، فرمول اصلی تنش “σ = F/A” است.

حتما بخوانید: معرفی بهترین و کاربردی‌ترین دستورات سالیدورک

ویدیو آموزشی


نکات، یاداوری ها و ترفندهایی که باااید بلد باشی

تحلیل نیرو و تنش در سالیدورک یکی از قابلیت‌های قدرتمند این نرم‌افزار دوست داشتنی است که به شما کمک می‌کند قطعات یا مجموعه‌ها را از نظر استحکام، تغییرشکل، و مقاومت در برابر بارگذاری‌ها بررسی کنید. در این آموزش، مفاهیم و مراحل تحلیل نیرو و تنش در سالیدورک را برای افراد مبتدی، به زبان ساده توضیح می‌دهیم.

1. مفاهیم پایه تحلیل نیرو و تنش

(الف) تحلیل المان محدود (Finite Element Analysis - FEA)

اگر شنیده باشید سالیدورک از روش تحلیل المان محدود برای محاسبات استفاده می‌کند. این روش مدل سه‌بعدی را به بخش‌های کوچک‌تر به نام المان‌ها تقسیم کرده و معادلات را برای هر بخش حل می‌کند.

(ب) اصطلاحات کلیدی

1. تنش (Stress): میزان نیروی وارد بر واحد سطح (برحسب پاسکال یا مگاپاسکال).
   • تنش = نیرو / مساحت.
2. کرنش (Strain): تغییر شکل نسبی ماده در اثر بارگذاری.
3. تغییرشکل (Displacement): میزان جابه‌جایی یا تغییر موقعیت یک نقطه از مدل.
4. خواص ماده (Material Properties): شامل مدول یانگ (Young's Modulus)، ضریب پواسون، و استحکام کششی.
5. قیود (Fixtures): شرایط مرزی که از حرکت یا چرخش قطعه جلوگیری می‌کنند.

2. فعال‌سازی ماژول Simulation در SolidWorks

برای استفاده از ابزارهای تحلیل، ابتدا باید ماژول Simulation را فعال کنید:

1. به Tools > Add-ins بروید.
2. گزینه SolidWorks Simulation را فعال کنید.
3. روی OK کلیک کنید.

3. روش تحلیل نیرو و تنش (مرحله به مرحله)

مرحله 1: ایجاد مدل سه‌بعدی

1. طراحی قطعه:
   • ابتدا مدل سه‌بعدی قطعه یا مجموعه خود را طراحی کنید.
   • می‌توانید یک قطعه ساده مانند تیر یا یک پیچ را برای شروع انتخاب کنید.

مرحله 2: ایجاد یک مطالعه (Study)

1. خیلی راحت به تب Simulation بروید.
2. از نوار ابزار، گزینه New Study را انتخاب کنید.
3. نوع تحلیل را مشخص کنید:
   • Static: تحلیل نیرو و تنش تحت بارگذاری ثابت.
   • Frequency: تحلیل فرکانس‌های طبیعی.
   • Thermal: تحلیل حرارتی.
4. نامی برای مطالعه خود وارد کنید و روی OK کلیک کنید.

مرحله 3: تعریف خواص ماده

1. روی قطعه کلیک راست کنید و گزینه Apply/Edit Material را انتخاب کنید.
2. از پنجره باز شده، ماده‌ای مانند Steel (فولاد) یا Aluminum (آلومینیوم) انتخاب کنید.
3. خواص ماده مانند مدول یانگ، ضریب پواسون و چگالی را بررسی کنید.
4. روی Apply و سپس Close کلیک کنید.

مرحله 4: اعمال قیود (Fixtures)

1. راحته! اول از نوار ابزار Simulation، گزینه Fixtures را انتخاب کنید.
2. نواحی از قطعه را که باید ثابت بمانند (بدون حرکت)، مشخص کنید.
   • مثلاً در یک تیر، دو سر آن را ثابت کنید.
3. نوع قید را انتخاب کنید:
   • Fixed Geometry: کاملاً ثابت.
   • Roller/Slider: محدود به حرکت در یک جهت.

مرحله 5: اعمال بارگذاری (Loads)

1. از نوار ابزار، گزینه External Loads را انتخاب کنید.
2. نوع بارگذاری را مشخص کنید:
   • Force: اعمال نیرو.
   • Pressure: اعمال فشار.
   • Torque: اعمال گشتاور.
3. سطح یا نقطه‌ای که بار به آن وارد می‌شود را انتخاب کنید.
4. مقدار و جهت نیرو یا فشار را مشخص کنید.
   • مثلاً نیروی 500 نیوتن به سمت پایین.

مرحله 6: مش‌بندی (Meshing)

مش‌بندی فرآیندی است که مدل را به المان‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند.

1. روی Mesh کلیک راست کنید و گزینه Create Mesh را انتخاب کنید.
2. تنظیمات مش‌بندی:
   • Coarse: مش درشت (سرعت بالاتر اما دقت کمتر).
   • Fine: مش ریز (سرعت کمتر اما دقت بیشتر).
3. روی OK کلیک کنید.

مرحله 7: اجرای تحلیل

1. روی نام مطالعه کلیک راست کنید.
2. گزینه Run را انتخاب کنید.
3. نرم‌افزار محاسبات را انجام داده و نتایج را نمایش می‌دهد.

4. مشاهده و تفسیر نتایج

(الف) تنش (Stress)

• به تب Results بروید.
• روی گزینه Stress کلیک کنید.
• یک نقشه رنگی از توزیع تنش روی قطعه نمایش داده می‌شود.
  • رنگ قرمز: ناحیه‌هایی با تنش بالا.
  • رنگ آبی: ناحیه‌هایی با تنش پایین.

(ب) تغییرشکل (Displacement)

• روی Displacement کلیک کنید.
• تغییرشکل قطعه در اثر بارگذاری نمایش داده می‌شود.
  • واحد: میلی‌متر یا متر.

(ج) ضریب ایمنی (Factor of Safety - FOS)

• از Factor of Safety Plot استفاده کنید.
• ضریب ایمنی نشان می‌دهد که قطعه چقدر از حد استحکام خود فاصله دارد.
  • FOS > 1: قطعه ایمن است.
  • FOS < 1: قطعه به شکست نزدیک است.

5. نکات کلیدی برای مبتدی‌ها

1. مدل ساده انتخاب کنید: برای شروع، قطعات ساده مانند تیر یا صفحه مستطیلی را تحلیل کنید.
2. مقدار بارگذاری واقعی باشد:از بارگذاری‌های غیرواقعی یا بیش از حد سنگین اجتناب کنید.
3. بررسی خواص ماده: مطمئن شوید که خواص ماده درست وارد شده است.
4. نتایج را تفسیر کنید: روی نقاط با تنش یا تغییرشکل زیاد تمرکز کنید.

3 تا تمرین‌ پیشنهادی برای یادگیری کامل

1. تحلیل یک تیر ساده تحت بارگذاری نقطه‌ای.
   • تیر به طول 1 متر و نیروی 1000 نیوتن در وسط.
2. تحلیل یک صفحه تحت فشار.
   • یک صفحه مربعی که فشار 500 پاسکال روی آن وارد می‌شود.
3. تحلیل یک محور تحت گشتاور.
   • یک محور استوانه‌ای با گشتاور 200 نیوتن‌متر.