Los 5 pasos a seguir para un estudio estático en Simulación.

Es importante validar los proyectos desde una etapa temprana del proceso. Se recomienda hacer simulaciones estáticas para tener una noción de cómo se comportará el diseño que se están creando, para eso se cuenta con pasos muy sencillos para lograr tener resultados reales, esto para disminuir la cantidad de prototipos que podemos llegar a tener.

Pero antes de empezar a mencionar las etapas para hacer una simulación estática, debemos de tomar en cuenta factores elementales, que parten desde la conceptualización del diseño. Cuando estamos diseño una pieza que posteriormente haremos una simulación estática, debemos de estar atentos de lo que estamos diseñando, ya sea una pieza sólida, una chapa metálica o bien miembros estructurales. Esto es importante ya que la simulación se toma en cuenta estos factores para la solución de la simulación.

Al igual que tenemos este tipo de piezas también es importante tener en cuenta cuando estamos ensamblando piezas que estén bien definidas sus grados de libertad, esto es porque si estamos haciendo una simulación estática y si el ensamble tiene grados de libertad, no se podrá correr de manera correcta o bien le saldrá una advertencia de grandes desplazamientos.

Una vez que se tenga las características que acabamos de mencionar y que estén bien definidas podremos empezar a hacer la solución de nuestra simulación para ellos como se mencionó se cuenta con 5 pasos para hacer la solución es este mismo, estos pasos son:

1. Material
2. Condiciones.
3. Mallado.
4. Análisis.
5. Resultados.

Estos son pasos nos ayudan a crear una simulación de manera correcta que se pretende que sea lo más parecido a un comportamiento real. A continuación, explicaremos de manera breve cada uno de estos pasos para que se tenga una idea más clara de lo que se quiere dar a entender.

1. Material

Si bien hemos escuchado mucho acerca de que en SolidWorks podemos asignar material a nuestros proyectos, que sirve para saber ciertas propiedades como saber la masa de nuestro diseño, y saber muchas otras cosas más. También el material juega un papel elemental para las simulaciones, ya que en este apartado vienen una ventana con las propiedades mecánicas del material como, modulo elástico, coeficiente de Poisson, densidad de nasa, limite elástico, entre otras cosas. Estas propiedades que acabamos de mencionar son las características principales que se

deben de tomar en cuenta para una simulación estática, si bien existe más propiedades de los materiales que no ayudarán a otro tipo de simulaciones, pero estas principales son la que se toman más en cuenta para resolver la simulación.

La figura que se mostró anteriormente es un ejemplo claro que en cómo se le aplica un material, se puede ver que no existe cambios de interfaz en cuanto la aplicación del material para realizar una simulación.

2. Condiciones

Una vez que nuestro diseño tiene los materiales que vamos a utilizar para simulación, ya se puede analizar la parte de las condiciones que implica en que fuerzas se van a aplicar sobre la pieza o ensamble e igualmente en cómo va estar sujetado nuestro diseñado

SolidWorks abarca varias opciones para definir como estará sujeta la pieza, y también una variedad de tipos de fuerzas. Esto con el objetivo de hacer más fácil nuestra simulación y poder definir las condiciones.

Las imágenes anteriores muestran la variedad de sujeciones y fuerzas que se pueden aplicar en el diseño, se puede ver que las opciones que se manejan son muy variadas, para hacer una simulación real además de que se tiene opciones avanzadas para hacer más personalizadas nuestras fuerzas y sujeciones.

Geometrías Fijas

Fuerza Aplicada

3. Mallado

Ya teniendo los primeros dos pasos anteriores ya tenemos gran parte de la definición de la simulación. Los dos primeros pasos son definiciones que el usuario participa directamente para definir esos aspectos, se dice que los dos primeros pasos para realizar la simulación son los más importantes y por lo tanto los más difíciles, ya que en ellos si no se definen bien no estará correcta la simulación.

El mallado también es un parte importante de la simulación ya que definirá la precisión de la simulación, también define el número de elementos que tendrá sobre la pieza o ensamble, entre más elementos se tengan se podrán hacer más cálculos en la pieza, se tendría en cada nodo de los elementos un análisis que significará mayor exactitud.

Como se dijo anteriormente el mallado entre más fino será más exacto, pero no significa que si tenemos una malla con menos elementos no será real, simplemente veremos cómo se comportará el material y cuáles son las áreas críticas, esto sirve porque al hacer una malla gruesa el tiempo de solución es corto a comparación de una malla fina, esto por el número de elementos que se tienen que calcular. Entonces se puede primero hacer una simulación, con malla gruesa para saber si se están haciendo las definiciones correctas, y una vez que ya tenemos bien definido y se asegura a través de una simulación con malla gruesa, podemos correr una simulación con una malla más fina, hasta que veamos una convergencia de resultados.

Malla Gruesa

Malla Media

Malla Fina

4. Análisis

Esta parte de análisis, se puede decir que ya es parte del software hacer el análisis, lo único que podría hacer el usuario es cambiar el solver, que es el método por que se resuelven las ecuaciones, dependiendo de como se estructure el diseño es como nos convendrá elegir el solver.

Es aquí donde se puede notar la diferencia entre un mallado grueso y uno fino, donde en esta parte del análisis en una malla gruesa tiene menos elementos que calcular que una malla fina que tardará más en su solución por el hecho de tener más elementos que calcular.

5. Resultados

Por último, se tienen los resultados, que es donde es la parte donde queremos llegar, se hacen todos estos pasos para lograr ver los resultados del comportamiento del diseño que se está integrando, estos resultados vienen en graficas de colores y también sobre la pieza o ensamble, para poder identificar las áreas de zona segura o bien si son zonas críticas. El software automáticamente te calcula tres resultados, que son tensiones, desplazamientos y deformaciones. Pero se puede hacer otros cálculos en zonas específicas si se requiere algún tipo de esfuerzo, también se tiene y que de es de gran utilidad sacar los factores de seguridad del diseño.

Realizando estos cinco pasos, se puede realizar una simulación de manera correcta.

Esto es con el objetivo de tener una validación de diseño en una etapa de nuestro proceso y así asegurar los proyectos, reduciendo considerablemente los prototipos haciendo que haga el proceso mas efectivo.