Использование решеток в Creo Simulate
Сведения о решетках
Решетка является создаваемой в Creo Parametric структурой, которая используется, чтобы уменьшить количество материала в 3D-печати и оптимизировать таким образом вес создаваемой детали.
Можно выполнять структурные и тепловые анализы 3D-решеток для печати, создаваемых в Creo Parametric, чтобы убедиться, что при данной структуре решетки модель сохраняет свою структурную и тепловую целостность. Можно также выполнить исследования оптимизации, чтобы оптимизировать конфигурацию решетки. Таким образом, перед печатью детали можно проанализировать ее структурные и тепловые возможности.
Доступны следующие три типа представлений решетки, создаваемых в Creo Parametric.
• Полная геометрия - если число ячеек меньше 7000, для структурного или теплового моделирования может использоваться модель полной геометрии структуры решетки. В этом случае вся геометрия решетки переносится в Creo Simulate как твердое тело и для ее открытия требуется длительное время.
• Упрощенная решетка - такие решетки специально предназначены для использования с Creo Simulate. Если число ячеек находится в диапазоне от 7000 до 24 000, для структурного или теплового моделирования может использоваться модель упрощенной геометрии структуры решетки. В этом случае извлекается средняя плоскость тонких поверхностей 2.5D-решеток и автоматически создается модель оболочки. Когда модель с упрощенной решеткой открывается в Creo Simulate, модель повторно преобразуется в полную решетку геометрии. Необходимо отметить следующее.
◦ 2.5D-решетка - преобразуется в оболочки. Можно выбрать отдельные составные поверхности в модели в Creo Simulate.
◦ 3D-решетки - балки решеток преобразуются в идеальные балки Creo Simulate. Если вы определяете конечные точки балок как шары в Creo Parametric, конечные точки преобразуются в идеализацию массы. Идеальные балки помещаются с той же ориентацией как в полной, так и в упрощенной решетке.
Эта автоматически созданная идеализация не может быть изменена и недоступна в дереве модели. Однако можно просмотреть информацию по этим объектам.
◦ Когда в упрощенной решетке создаются балки с переменным диаметром, они представляются в Creo Simulate идеализацией с переменным диаметром балки.
◦ Если идеализация балки решетки связана с объемным элементом, могут иметь место следующие два случая:
1. Противоположный конец балки свободен: в этом случае автоматически создается ограничение со всеми тремя вращательными степенями свободы в соединении между балкой и объемным элементом.
2. Противоположный конец балки связан: в этом случае происходит следующее.
▪ Вдоль оси балки создается система координат CSYS.
▪ В соединении между балкой и объемным элементом создается ограничение с вращательной степенью свободы, закрепленное в направлении X.
◦ В балке и сплошных соединениях создается освобождение балки, если установлен флажок Освобождение инерции (Inertia Relief).
◦ Можно выборочно применить нагрузки и закрепления к различным точкам, поверхностям и объемам в геометрии решетки в Creo Simulate и изучить эффекты различных нагрузок или закреплений на решетке и в модели.
◦ При определении нагрузки можно выбрать все точки, которые являются частью решетки и лежат на ее внешних границах, и приложить нагрузки в этих точках. Для этого выберите для привязки Точки (Points), а затем выберите Набор решетки (Lattice Set) в диалоговом окне нагрузки. Выбираются все точки на внешней границе модели, как показано на следующем рисунке:
1. При выборе единственной точки выбираются все точки на внешней границе.
◦ При просмотре результатов анализа, который содержит решетку, можно просматривать результирующее количество как по отдельным балкам, так и для всей решетки.
◦ Когда заканчивается исследование оптимизации для модели с определенной для нее решеткой, в папке исследований создается папка с именем .optimized_model, содержащая оптимизированную модель, которую можно открывать в Creo Parametric и изменять для применения оптимизированных результатов.
• Гомогенизированное (Homogenized) - если число ячеек в решетке является большим, т. е. превышает 24 000, используйте гомогенизированное представление. Гомогенизация представляет собой метод вычисления свойств материала структур решеток, для которых характерно периодическое повторение массива. Гомогенизация используется для моделирования очень плотных решеток, без фактического создания геометрии решетки.
Пример. Оптимизация использования 3D-решетки Creo Simulate
В следующем примере демонстрируется, как можно использовать Creo Simulate для оптимизации структуры 3D-решетки для модели.
1. Преобразуйте решетку в упрощенный объект решетки, выбрав Упрощенное (Simplified) на вкладке Решетка (Lattice) в Creo Parametric. Можно также выбрать опцию Упрощенное (Simplified) во время создания решетки. Модель с упрощенной решеткой показана на рис. 1.
2. Откройте модель в Creo Simulate. Модель, открытая в Creo Simulate, показана на рис. 2.
 Рис. 1 Деталь, созданная в Creo Parametric с упрощенной решеткой |  Деталь, открытая и регенерированная в Creo Simulate Рис. 2 a. Закрепление смещения: зафиксировано в направлениях X, Y и Z на поверхности C b. Шарнирное соединение и нагрузки давления на поверхности A c. Шарнирная нагрузка на поверхности B d. A, B, C: внутренние поверхности отверстий |
3. Создайте шарнирную нагрузку на поверхности B со значением 25 N в направлении X и 15 N в направлении Y. Создайте шарнирную нагрузку со значением 100 N в направлении Y на поверхности A. Создайте нагрузку давления на поверхности А со значением 10 MPa.
4. Создайте ограничение смещения на поверхности C, чтобы зафиксировать перемещение в направлениях X, Y и Z.
5. Создайте и выполните статический анализ модели, чтобы вычислить основные параметры.
6. По результатам статического анализа, суммарная масса модели составляет 2,873835e-03 тонн.
7. Создайте глобальную оптимизацию, чтобы минимизировать суммарную массу модели. Задайте ограничения следующим образом:
◦ Максимальное напряжение по Мизесу не должно превышать 30,00000 Н/м2
◦ Максимальный сдвиг в направлении Y не должен превышать 0,46 мм.
Задайте конструктивные параметры для ячейки решетки следующим образом:
Переменная | Параметр ячейки решетки | Текущее значение | Минимальное значение | Начальное значение | Максимум | Единицы измерения |
|---|---|---|---|---|---|---|
d127 | Толщина балки | 7 | 6 | 6 | 7 | мм |
d119 | Длина балки в направлении X | 25 | 20 | 45 | 50 | мм |
d117 | Длина балки в направлении Y | 25 | 20 | 45 | 50 | мм |
d118 | Длина балки в направлении Z | 25 | 20 | 45 | 50 | мм |
8. Выполните оптимизацию для минимизации суммарной массы.
9. Для достижения минимальной суммарной массы модели 1,7348e-03 тонн результаты оптимизации для заданной загрузки и граничных условий будут следующими:
◦ Оптимальная длина балки d119 в направлении X: 45 мм.
◦ Оптимальная длина балки d117 в направлении Y: 45 мм.
◦ Оптимальная длина балки d118 в направлении Z: 45 мм.
◦ Оптимальный диаметр балки d127: 6 мм.
Оптимизированная модель сохранена в папке с именем .optimized_model.
10. Откройте оптимизированную модель в Creo Parametric. Решетка ячейки оптимизирована. Модель показана на рис. 3.
 Рис. 3. Оптимизированная модель с новыми параметрами ячейки. |  Рис. 4. Оптимизированная модель в Creo Simulate |
11. Откройте модель в Creo Simulate. Выполните статический анализ заново. Суммарная масса оптимизированной модели становится равной 1,7348e-03 тонн.