آشنایی با نرم افزار سالیدورک و ماژول های آن

معرفی نرم افزار سالیدورک:

سالیدورک یک نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (computer-aided design CAD ) و مهندسی به کمک کاپیوتر  (computer-aided engineering CAE) است که توسط شرکت فرانسوی داسو سیستمز(Dassault Systèmes) ارائه و همچنان توسعه داده می‌شود .

محیط کلی نرم افزار

این نرم‌افزار دارای سه محیط به نام‌های پارت (part) اسمبلی (assembly) و دراوینگ (drawing) می‌باشد.

محیط قطعه(Part):

هر سیستم مکانیکی از قطعات و اجزا مختلفی تشکیل یافته‌است. برای طراحی یک مکانیزم به صورت کامل بایستی ابتدا هر یک از اجزا و قطعات آن را به صورت مجزا طراحی نمود. این کار در محیط Part صورت می‌گیرد. نقطه آغاز کار در این محیط یک نقشه(Sketch) دوبعدی یا سه بعدی است که از آن برای ساختن یک شکل خام استفاده می‌شود. در این بخش از نوار ابزار (Feature) بیشترین استفاده صورت می‌گیرد. همچنین در محیط (Part) امکانات مناسبی برای طراحی قالب‌های تزریق پلاستیک، ورقکاری، جوش دادن قطعات و غیره وجود دارد.

محیط sketch

محیط features

محیط مونتاژ(Assembly) :

پس از اینکه قطعات به صورت مجزا در محیط (Part) ایجاد شدند آن‌ها را وارد محیط (Assembly) مینمایند. در اینجا با اعمال قیود خاص توسط دستور (Mate) از نوار ابزار (Assembly) قطعات مجزا را به یکدیگر مرتبط می‌کنند. از جمله این قیود می‌توان به موازی(Parallel)، هم مرکز(Cocenteric)، عمود(Perpendicular) یا قیود پیشرفته نظیر قیود ایجاد چرخدنده یا بادامک اشاره نمود. یکی از امکانات جالب در این محیط امکان ایجاد تسمه برای پولی‌ها است که آن‌ها را به یکدیگر مرتبط می‌کند. از دیگر امکانات جالب توجه گزینه تشخیص تداخل(Interference Detection)است که به طراح اجازه می‌دهد تا با بررسی قطعه پس از مونتاژ، تداخل‌های احتمالی را با سایر قطعات تشخیص داده و نسبت به رفع آن اقدام نماید. در این محیط می‌توان با اعمال سرعت خطی و سرعت زاویه‌ای و همچنین شتاب ثقل، عملکرد مکانیزم را برآورد نموده تا تقریبی از کار مکانیزم به دست آید. هر چند که این امکانات برای شبیه‌سازی دینامیکی بسیار ناقص و ابتدایی بوده و روایت بسیار کاملتر آن در نرم‌افزار (Cosmos Motion) که در همین نوشتار بحث می‌گردد آورده شده‌است.

بازار نرم افزار: سالیدورکس توسط بیش از ۸۰۰٬۰۰۰ نفر از طراحان و مهندسان مکانیک به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربران سالیدورکس طیف وسیعی از کاربران خصوصی تا کارخانه‌های بزرگ را در بر می‌گیرند که پوشش دهنده بخش‌های اعظمی از بازار ساخت و تولید است.

به طور خلاصه می توان گفت نرم افزار SolidWorks برای دانشجویان و دانش آموختگان رشته های نام برده در ادامه و در کاربرد های ذکر شده در زیر می تواند انتخاب مناسبی باشد:

• رشته مهندسی مکانیک گرایش جامدات
• مهندسی مکانیک گرایش ساخت و تولید
• شرکت هایی که در حوزه تولید قطعات خودرو فعال هستند
• کسانی که علاقه مند به طراحی سه بعدی مکانیکی می باشند.
• رشته مهندسی صنایع
• رشته مهندسی پزشکی گرایش بیومکانیک
• نقشه کشی صنعتی

ویژگی های اصلی نرم افزار :

• سهولت کاربری و آموزش در مقایسه با سایر نرم‌افزارهای CAD
• سرعت بالاتر نسبت به سایر نرم‌افزارها
• قابلیت ارتباط با تمامی نرم‌افزارهای ماشین کاری (edge cam, master cam, power mill…) و نرم‌افزارهای تحلیل (Ansys, Adams, Abaqus, Cosmos…)
• فعالیت بهتر و سریع تر.
• امکان معادله‌نویسی (Equation) بین پارامترها و انداز‌ه‌های مختلف در مدل
• امکان استفاده از جداول طراحی (Design Table) به منظور برقراری ارتباط بین اندازه‌ها و معادلات در محیط excel
• کاربرد آسان SolidWorks در نقشه و طرح های پیچیده با هزاران عامل.
• امکان ایجاد نماهای انفجاری (exploded view) و تهیه فیلم و انیمیشن از مدل انفجاری در طی مونتاژ یا دمونتاژ شدن مدل

آشنایی با برخی قابلیت های سالیدورکس:

محیط ورقکاری یا شیت متال سالیدورک (Solidworks sheet metal)

محیط طراحی ورق کاری و خمکاری ورق سالیدورکس – Solidworks sheet metal – یکی از قسمت های بسیار کاربردی این نرم افزار است. در محیط شیت متال می توان قطعاتی را با سالید ورک طراحی نمود که با فرآیند خم کاری ورق قابل تولید باشند. همچنین در این محیط مواردی از قبیل ضخامت ورق، شعاع خم ورق، K فاکتور و … قابل تعیین است. با توجه به توضیحات ارائه شده طراح قادر خواهد بود قطعاتی مانند بدنه دستگاه، اتصالات، نقاط جوش و لبه های خم را طراحی کرده و در نهایت از طرح ساخته شده در محیط ورق کاری سالید ورکس، نقشه گسترده تهیه کند تا پس از عملیات برش ورق، این نقشه ها به کارگاه خمکاری ارسال گردد.

نمونه هایی از کاربرد شیت متال:

محیط طراحی شاسی و استراکچر در سالیدورک (Solidworks Weldment،Solidworks structural member)

یکی دیگر از محیط های پر کاربرد سالیدورکز بخش Solidworks Weldments که به عنوان Solidworks Structural Member نیز شناخته می شود.
ویژگی اصلی محیط طراحی شاسی و سازه، بهره گیری از پروفیل های مختلف صنعتی و ساختمانی جهت طراحی یک سازه سه بعدی است. بدین ترتیب شما علاوه بر امکان استفاده از پروفیل های استاندارد موجود در نرم افزار سالید ورک، می توانید پروفیلهای استاندارد دیگری نیز دانلود کرده و یا پروفیل دلخواه خود را رسم نمایید. برای طراحی استراکچر که با استفاده از جوشکاری پروفیل های آماده ساخته می شوند، در سالیدورکز مانند ورق کاری، مدلسازی سطح و بسیاری دستورات دیگر، پنجره مخصوصی وجود دارد. پنجره مخصوص به طراحی شاسی و استراکچر در سالیدورک در داخل محیط part تعریف می شود و امکانات لازم را در اختیار شما قرار می دهد.

نمونه هایی از کاربرد Solidworks Weldments :

محیط پایپینگ کابل کشی و لوله کشی سالیدورک (Solidworks Piping – Solidworks Routing)

قابلیت طراحی و مدلسازی سیستم های پایپینگ در سالیدورکز Solidworks Routing piping and electrical به کاربران این اجازه را می دهد تا به راحتی بتوانند طراحی و مدلسازی پایپینگ صنعتی را در این نرم افزار پیاده سازی نمایند. ماژول طراحی پایپینگ در سالیدورک علاوه بر امکان ارائه BOM برای کلیه موارد، می تواند مشخصات وزنی و حجمی را نیز محاسبه نموده و با امکان ذخیره سازی فایل سه بعدی به عنوان خروجی، در ارائه هر چه بهتر پروژه، نقش مهمی ایفا نماید.

روش کار ماژول پایپینگ سالیدورک به این صورت است که با استفاده از یک اسکچ سه بعدی، مسیر لوله کشی مشخص می شود و المان های استاندارد را در مسیر قرار داد

محیط سیمولیشن ترمودینامیک، انتقال حرارت و سیالات سالیدورک

شبیه سازی CFD – سیمولیشن سیالات سالیدورکس Solidworks flow works simulation

مکانیک شاره‌ها یا مکانیک سیالات به انگلیسی – Fluid mechanics – یکی از شاخه ‌های وسیع در مکانیک محیط ‌های پیوسته را تشکیل می‌دهد. مکانیک سیالات هم با همان اصول مربوط به مکانیک جامدات آغاز می‌شود، ولی آنچه که سرانجام این دو بخش را از هم متمایز می‌سازد، این است که سیالات (گازها و مایعات) بر خلاف جامدات قادر به تحمل تنش برشی نیست. با دانستن این مسئله معادله هایی برای تحلیل و شبیه سازی حرکت سیالات طرح‌ ریزی شده است. این معادلات به احترام ناویه و استوکس دو ریاضی ‌دان بریتانیایی و فرانسوی به نام معادلات ناویه – استوکس نامیده می‌شوند – Navier–Stokes equations . تحلیل و شبیه سازی های سی اف دی، سیالات و انتقال حرارت یا CFD – Computational Fluid Dynamics ،در حقیقت حل معادله ناویر استوکس برای حجم های کوچک از مدل اصلی می باشد. در این روش کل معیار شبیه سازی ابتدا به حجم های بسیار کوچکی در عملیات مش بندی تقسیم می شود و پس از اعمال شرایط مرزی، معادلات مذکور برای کلیه المان ها حل می شود.

شبیه سازی های سیالاتی یا سیمولیشن سی اف دی – CFD – از لحاظ روال کلی مشابه تحلیل های استاتیکی و دینامیکی FEM می باشد. در هر دو روش برای حل از المان های بسیار کوچک تری نسبت به مدل اصلی استفاده می شود.

امروزه با بالا رفتن سرعت پردازش رایانه ها، سیمولیشن و شبیه سازیCFD جایگاه ویژه ای در بخش طراحی قطعات و دستگاه های جدید و تحلیل خرابی پیدا کرده اند. موارد مهمی که در تحلیل و شبیه سازی سیالاتی و انتقال حرارت می توان محاسبه کرد عبارت است از :

• تهیه نمودار سرعت، دما و فشار سیال (گاز و مایع) در هر نقطه از مدل سه بعدی
• تهیه پلات و کانتر سرعت، دما و فشار سیال (گاز و مایع) در سطوح داخلی و خارجی
• ایجاد دیاگرام مسیر جریان سیال(گاز و مایع)
• پلات ها و نمودارهای انتقال حرارت در سطوح خارجی و مرزی
• محاسبات مربوط به سرعت، دما و فشار در سطوح و احجام مختلف

نمونه هایی از کاربرد Solidworks flow works simulation:

محیط شبیه سازی و سیمولیشن استاتیک و دینامیک سالیدورکس (Solidworks Cosmos simulation)

نرم افزار سالیدورک علاوه بر امکانات بسیار گسترده در زمینه مدلسازی سه بعدی و طراحی، امکان انجام شبیه سازی و سیمولیشن را برای کاربران فراهم می کند. اد این سیمولیشن سالید ورک – Solidworks Simulation Add In – علاوه بر انجام تحلیل تنش و شبیه سازی استاتیک، شبیه سازی و سیمولیشن دینامیک، خستگی، کمانش و شبیه سازی حرکتی را نیز انجام می دهد.

با توجه به توضیحات ارائه شده، برخی از کاربرد های شبیه سازی و سیمولیشن استاتیک و تحلیل تنش در صنعت عبارت اند از :

– تحلیل تنش و شبیه سازی استاتیک شاسی و استراکچر
– تست ضربه و تست سقوط قطعات و محصولات
– شبیه سازی و سیمولیشن خستگی
– آنالیز و شبیه سازی FEM – FEA و تحلیل استاتیک قطعات و محصولات
– تحلیل تنش و تعیین ضریب اعتماد (اطمینان) ماشین آلات و تجهیزات
– شبیه سازی و سیمولیشن انتقال حرارت در تجهیزات و ماشین آلات

محیط رندر گرفتن در سالیدورک و تهیه انیمیشن صنعتی (Solidworks Rendering and animation)

زمانی که یک مدل سه بعدی را در نرم افزارهای مدلسازی ایجاد می کنیم (سالیدورکز، تری دی مکس، کتیا و …) به منظور تهیه تصویری مجازی که از کیفیتی مناسب برخوردار باشد عملیات رندرینگ انجام می شود.
در فرآیند رندر گرفتن در سالیدورک Rendering و سایر نرم افزارها، موتور رندرینگ با توجه به نوع متریال و رنگ اختصاص داده شده به هر بخش و با لحاظ کردن شرایط نورپردازی محیط و منابع نوری که طراح در نظر می گیرد، نحوه بازتاب و جذب نور را در هر نقطه (طبق قوانین فیزیک) محاسبه نموده و در نهایت تصویری از مدل سه بعدی قطعه، دستگاه و یا تجهیز مورد نظر ارائه می کند. در صورتیکه که طراح از مدل، متریال و نور مناسب استفاده نماید این تصویر با کیفیتی قابل قبول آماده می شود و می توان از آن در تبلیغات و به منظور ارائه بهتر محصول استفاده نمود. انجام پروژه رندرینگ سه بعدی علاوه بر مهارت در مدل سازی سه بعدی، نیاز به داشتن اطلاعات و توانمندی در حوزه هنری نیز دارد.