5. Ühendused

1. Ühenduste tüübid Solid Edge simulatsioonides

Koostu detailide ühendamiseks kasutatakse Solid Edge-is nelja tüüpi ühendusi.

Liimühendus ehk jäik liiteühendus (Glue contact)

Liimühendus seob kaks pinda või pinda ja keha selliselt, et suhteline liikumine kõikides suundades on välistatud. Käitumiselt sarnaneb see väga jäigale vedrule või ideaalsele keevitusliitele ning sobib olukordadesse, kus kaks detaili peavad käituma kui üks tervik.

Liimühendust kasutatakse näiteks keevitatud lehtmetallkonstruktsioonides, termilistes analüüsides ning olukordades, kus mudelis esinevad suured nihked võrreldes detaili mõõtmetega. Liimühendus eeldab, et ühendatavad pinnad on kokku langevad ega ole omavahel risti.

Läbitungimist takistav ehk mitteläbitungiv kontakt (No Penetration Contact)

Mitteläbitungiv kontakt takistab kontaktis olevate pindade teineteisest läbiminekut, kuid lubab libisemist ja vajadusel ka eraldumist. Kontakt võib edastada survejõude, kuid mitte tõmmet. Soovi korral saab arvestada ka hõõrdumist, määrates hõõrdeteguri.

Seda ühendust kasutatakse näiteks laagrites, poltühendustes ja toetuvates pindades, kus kontakt võib avaneda või muutuda koormuse käigus. Tuleb tähele panna, et mudelis olevad nominaalsed lõtkud võivad takistada kontakti tekkimist ning põhjustada soovimatut liikumist.

Karistusfaktor

Penalty factor ehk karistusfaktor on numbriline parameeter, mis määrab ühenduse jäikuse, kui kontakt või liimühendus ei ole ideaalselt kokkulangev. LEM‑analüüsis kasutatakse seda virtuaalse vedru jäikusena, mis edastab nihked ja jõud ühendatavate elementide vahel.

• ·         Mida suurem väärtus, seda jäigem seos ja seda väiksem lubatud läbitungimine.
• ·         Liiga suur väärtus võib põhjustada numbrilisi vigu või lahenduse ebastabiilsust.
• ·         Liiga väike väärtus võib põhjustada liidese avanemist või läbitungimist.
•  

No Penetration (mitteläbitungiv kontakt)

• ·         Penalty factor määrab, kui jäigalt takistatakse pindade läbitungimist.
• ·         Vaikimisi väärtus: 10.
• ·         Suurem väärtus → vähem läbitungimist, kiirem koonduvus.
• ·         Kui kontakt ei koondu või tekib nähtav läbitungimine, suurenda väärtust kümnekordselt (nt 10 → 100).
• ·         Liiga suur väärtus võib tekitada numbrilisi probleeme.
• Kui kontaktpinnad ei jää kokku või lahendus ei koondu, tõsta penalty factor järk-järgult.

Glue (liimühendus)

• Penalty factor määrab, kui jäigalt hoitakse pinnad kokku liimituna.
• ·         Vaikimisi väärtus: 100.
• ·         Suurem väärtus → jäigem ühendus, kiirem koonduvus.
• ·         Kui näed, et pinnad „lahknevad“ või ühendus ei toimi, suurenda väärtust kümnekordselt.
• ·         Liiga suur väärtus võib põhjustada lahenduse ebastabiilsust.
• Kui liimühendus ei hoia pindu koos, tõsta penalty factor-it (nt 100 → 1000).

2. Servaühendus ja ühendatud keha

Edge connector (Servaühendus) kasutatakse olukordades, kus on vaja säilitada jäik ühendus mitte ainult pindade vahel, vaid servade ja pindade vahel. Servaühendus simuleerib jäika mehaanilist seost servade ja pindade vahel, sidudes need kõikides kuues vabadusastmes. Käitumiselt on see jäik ühendus, mis edastab nii jõude kui ka momente ning sobib eriti hästi lehtmetallist detailide nurgaliidete modelleerimiseks.

Tüüpiline kasutusjuht on 90‑kraadine liide kahe lehtmetallosa vahel, kus detailidel puudub ühine liimpind, kuid servad peavad käituma jäigalt koos.
Servaühendus võimaldab:
•    serv–serv ühendusi
•    serv–pind või serv–pinnaelement ühendusi
Sellised ühendused kannavad koormuse ja pinged otse ühe detaili servast teise, ilma et oleks vaja servadele vastavaid kokkulangevaid pindu.

Rigid‑tüüpi servaühendus

jäikatüüpi servaühendus loob jäiga seose, ehk Kõik kuus vabadusastet on seotud ning tekib jäik ühendus:
•    serv–serv
•    serv–pind
•    serv–pinnaelement

Glue‑tüüpi servaühendus
liimtüüpi servaühendus ühendab:
•    serva ja pinna
•    serva ja pinnalaienduse
kasutades etteantud otsingukaugust ja karistusfaktorit (penalty factor). Ühendus luuakse automaatselt lähimate sõlmede vahel.
Erinevus tavalisest liimühendusest:
•    servaühendus (Glue) → ühendab servi pindadega
•    manual glue connector → ühendab pindu pindadega

United Body (ühendatud keha) käsuga liidetakse omavahel kokkupuutuvad või kattuvad kehad üheks pidevaks kehandiks, et luua ühtlane võrk. Sellega väldime servaühenduste vajadust ning kiirendame lahendust. Seda tasub eriti kasutada lehtmetallist koostudes, kus detailid on mõeldud käituma kui üks tervik (nt keevitatud või kõvasti kokku surutud liited) ja kus pindade vahel pole vaja modelleerida libisemist, avamist ega hõõrdumist. Tulemuseks on tavaliselt ühtlasem elementide jaotus, parem sõlmede kokkulangevus ja stabiilsem koonduvus.

Kasuta ühendatud keha kui:

• liited on jäigad (keevitus, liim, pidev kontakt) ja suhtelist liikumist ei toimu;
• geomeetrias on väikesed vahed/ülekatted, mis takistaksid puhta kontaktvõrgu teket;
• eesmärk on kiirem ja robustsem lineaarne tugevusarvutus või termopingeanalüüs.

3. Poltühendus

Poltühendus võimaldab modelleerida poltliiteid ilma polti ennast modelleerimata.

Ühendus kannab: tõmbejõude, paindemomente ja termokoormusi. Lisaks kirjeldab poltliite mehaanilist käitumist oluliselt realistlikumalt kui jäik liim- või servaühendus.
Poltühendus simuleerib poltliidet kahe või enama detaili vahel, edastades koormused läbi virtuaalse poldielemendi. See võimaldab arvestada polti kui eraldi konstruktsioonielementi, sealhulgas selle jäikust, materjali ja vajadusel ka eelpinget.

Poltühendust kasutatakse siis, kui tahetakse hinnata koormuste jaotust poltliites, mitte käsitleda kokku seotud detailide jäikust.
Poltühendus asendatakse võrgu loomisel jäikade lineaarsete elementidega, mis esindavad poltvarrast (stud) ja poldipead ning mutrit.

Kasutatavad simulatsioonielemendid:
Beam-esindab polti või varrast silindrilise ristlõikega jäikelemendina
Spider‑ Simuleerib poldipea ja mutri jäikust ja painet, et koormus kanduks realistlikult detailidesse. See koosneb mitmest jäigast joonelemendist, mis jaotavad koormuse poldipea ja mutri kohal ümbritsevasse võrku. Ilma Spider-ühenduseta kanduks koormus ainult tala otspunktidesse, mis tekitaks ebaühtlase pingepildi. Spider tagab, et koormus ja momendid jaotuvad poldipea ja mutri kontaktalal, nagu päris konstruktsioonis.

Täiendavad valikud:
•    Plane – võimaldab valida ühe augu ja luua poltühendused kõigile sama tasandi sobivatele aukudele
•    Multiple Bolts– mitme sama suurusega augu korral luuakse üks ühine poltühendus, mida saab korraga muuta
•    Spider – loob jäiga elemendi kahe augu kokkupuutepunktis

Mida saab poltühendusega simuleerida?
Poltühendus võimaldab modelleerida:
•    polte mutriga ja keermestatud avas
•    polte, mille materjal erineb liidetavatest detailidest
•    eelpingestatud polte
•    läbivaid ja mitteläbivaid avasid
•    erineva kujuga avasid (silindrilised, koonilised, tasapõhjalised, keermestatud jms)

Reeglina piisab avade geomeetriast, polti ennast pole vaja CAD‑mudelis olemas hoida.
Kui mudelis on detailides avad, kuid puudub poltgeomeetria, on tavapärane lahendus:
•    poltühendus → kannab koormuse läbi poldi
•    mitteläbitungiv kontakt → takistab detailide omavahelist läbimist

Poltühenduste loomisel näitab roheline muutmiskäepide (edit handle), et ühendus on korrektselt määratud; punane muutmiskäepide viitab veaolukorrale.
Käepideme värvikood kuvatakse ainult poltühenduste määramise või muutmise ajal.
Poltühendused luuakse läbi kõigi nende avade, mis asuvad sama silindrilise telje peal kui ülemisel pinnal valitud ava.

Näide:
Kui püüad luua poltühendust läbi mitme ava, kuid üks avadest ei vasta tingimustele, kuvatakse selle ava muutmiskäepide punasena ühenduse loomise ajal.