Bạn là người dùng SOLIDWORKS sẵn sàng bắt đầu mô phỏng và phân tích tĩnh? Trước đây, SOLIDWORKS Simulation là lựa chọn duy nhất để thực hiện các phân tích này. Nhưng giờ đây, bạn có thêm một lựa chọn khác: 3DEXPERIENCE Structural Designer. Vậy công cụ nào phù hợp hơn với nhu cầu của bạn?
Trong bài viết này, chúng ta sẽ so sánh hai công cụ này dựa trên các tiêu chí quan trọng như tính năng, hiệu quả và khả năng tích hợp. Điều này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định phù hợp nhất cho công việc của mình.
SOLIDWORKS Simulation Standard
Nếu bạn cần các tính năng sau, SOLIDWORKS Simulation Standard là lựa chọn phù hợp cho bạn:
Biến dạng lớn (Large Displacement)
Chia lưới hỗn hợp (Mixed Meshing)
Nghiên cứu thiết kế (Design Studies)
Biến dạng lớn
Trong hầu hết các bài toán kỹ thuật, hình dạng ban đầu của một kết cấu thường tương đồng với hình dạng cuối cùng của nó.
Nếu bài toán không thuộc trường hợp này, cần sử dụng các kỹ thuật đặc biệt để tìm ra lời giải chính xác. SOLIDWORKS Simulation cung cấp tùy chọn Large Displacement để giải quyết vấn đề này.
Hình ảnh động của thanh thước đo trên minh họa vấn đề khi giả định rằng các biến dạng là nhỏ. Khi không sử dụng tùy chọn Large Displacement, các điểm trên thanh thước bị dịch chuyển theo phương ngang, làm nó trông như dài gấp đôi thay vì uốn cong theo một đường cong tự nhiên.
Chia Lưới Hỗn Hợp
Trong phân tích phần tử hữu hạn (FEA), các thể tích của chi tiết được chia nhỏ thành các hình dạng đơn giản gọi là phần tử lưới (elements), và tập hợp của chúng được gọi là lưới (mesh).
SOLIDWORKS Simulation cung cấp nhiều loại phần tử khác nhau để hỗ trợ mô phỏng các kết cấu ở quy mô lớn. Mặc định, phần tử lưới khối (solid element) được sử dụng để chia lưới cho các vật thể khối. Đặc biệt, phần tử tứ diện khối (solid tetrahedral elements) phù hợp với các chi tiết dày, đảm bảo độ chính xác cao trong kết quả phân tích.
Đối với các chi tiết mỏng, phần tử lưới vỏ (shell element) là lựa chọn tối ưu hơn. Phần tử này biểu diễn bề mặt phẳng của vật thể và độ dày của nó dưới dạng số học, mang lại hiệu quả tính toán vượt trội.
Khi mô hình có kích thước lớn và phức tạp hơn, phần tử dầm (beam element) có thể được sử dụng để giảm chi phí tính toán. Loại phần tử này mô tả chiều dài của chi tiết và biểu diễn mặt cắt ngang của nó dưới dạng số học, rất lý tưởng cho các chi tiết dài, mảnh, với mặt cắt ngang đồng đều.
Nghiên cứu thiết kế
SOLIDWORKS Simulation cung cấp một công cụ mạnh mẽ gọi là Design Study, cho phép bạn tự động hóa quá trình thay đổi thiết kế và phân tích tác động của từng thay đổi.
Nhờ tích hợp chặt chẽ với môi trường SOLIDWORKS CAD, bạn có thể thay đổi mô hình trực tiếp và chạy lại mô phỏng chỉ trong vài giây.
Với Design Study, bạn dễ dàng kiểm tra nhiều phiên bản thiết kế khác nhau.
Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn có thể phân tích xu hướng từ 30 phiên bản thiết kế và nhanh chóng xác định được thiết kế tối ưu nhất cho dự án của mình.
3DEXPERIENCE Structural Designer
Structural Designer có nhiều tính năng tương đồng với SOLIDWORKS Simulation, nhưng đây là một số đặc điểm nổi bật có thể khiến nó trở thành lựa chọn tốt hơn cho bạn:
Hiệu quả xử lý điều kiện tiếp xúc (Contact efficiency)
Phân tích mất ổn định (Buckling analysis)
Phân tích tần số (Frequency analysis)
Phân tích nhiệt (Thermal analysis)
Hiệu quả xử lý điều kiện tiếp xúc
Khi phân tích các bài toán tiếp xúc phức tạp, 3DEXPERIENCE Structural Designer sử dụng bộ giải Abaqus hàng đầu thế giới, cho hiệu suất vượt trội. Abaqus đặc biệt hiệu quả trong các tình huống mà các thành phần có thể gắn kết, tách rời hoặc trượt tương đối với nhau, như ví dụ về kìm dưới đây.
Abaqus thể hiện hiệu quả phân tích tiếp xúc vượt trội trong bài toán phức tạp liên quan đến chốt và các vật thể tiếp xúc lân cận.
Trong thử nghiệm của chúng tôi, mô hình khoảng 300.000 bậc tự do – biểu thị số lượng biến cần giải trong bài toán – đã được phân tích trên hai nền tảng. Với SOLIDWORKS Simulation, mô hình này mất 10 phút để giải trên máy tính có 16 lõi CPU. Trong khi đó, Abaqus chỉ mất:
5 phút với 4 lõi CPU (nhanh hơn 2 lần so với SOLIDWORKS).
2 phút với 8 lõi CPU (nhanh hơn 5 lần, sử dụng chỉ một nửa số lõi).
Kết quả này không chỉ thể hiện hiệu suất cao của Abaqus mà còn nhấn mạnh khả năng tiết kiệm tài nguyên tính toán, giúp bạn giải quyết các bài toán phức tạp nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Mất ổn định
Trong cơ học kết cấu, các thành phần dài và mảnh khi chịu lực nén dễ bị mất ổn định, dẫn đến hiện tượng uốn cong đột ngột và có thể gây hỏng hóc nghiêm trọng. Để ngăn chặn điều này, 3DEXPERIENCE Structural Designer cung cấp công cụ hỗ trợ xác định hệ số an toàn chống mất ổn định, giúp người dùng đánh giá và tối ưu hóa thiết kế để đảm bảo tính ổn định.
Ví dụ, khi phân tích cột chịu tải trong các công trình xây dựng hoặc thanh giằng trong kết cấu máy móc, việc tính toán hệ số này là rất quan trọng để đảm bảo chúng không bị gãy hoặc biến dạng vượt quá mức cho phép.
Tần Số
Trong thiết kế kết cấu, nhiều vật thể phải chịu các tải động, có thể là tải chu kỳ (ví dụ, trong động cơ) hoặc tải va chạm (như trong thử nghiệm rơi). Hiểu được các dạng dao động và tần số riêng mà kết cấu có thể trải qua là rất quan trọng. Tần số riêng là tần số mà kết cấu có xu hướng dao động tự nhiên khi bị tác động một lực nào đó.
Khi các nhà thiết kế hiểu rõ các tần số dao động này, họ có thể đưa ra quyết định thông minh hơn về việc vị trí các thành phần nhạy cảm, chẳng hạn như vỏ bọc thiết bị điện tử trong ví dụ dưới đây. Việc đặt các thành phần ở vị trí không bị ảnh hưởng bởi các tần số dao động có thể giúp ngăn ngừa hư hỏng do rung động, đảm bảo độ bền và hiệu suất của thiết bị.
Nhiệt
Trong phân tích nhiệt, tải nhiệt được áp dụng để đánh giá mức độ nóng của thiết kế và kiểm tra các con đường truyền nhiệt chính. Tải nhiệt có thể đến từ các nguồn nhiệt như động cơ, thiết bị điện tử hoặc môi trường xung quanh. Các con đường truyền nhiệt là các tuyến đường mà nhiệt có thể di chuyển qua trong kết cấu, chẳng hạn như qua vật liệu dẫn nhiệt hoặc qua bề mặt tiếp xúc.
Bằng cách sử dụng thông tin này, các nhà thiết kế có thể quyết định liệu có cần thiết phải bổ sung thêm các con đường dẫn nhiệt (như ống tản nhiệt hoặc vật liệu dẫn nhiệt tốt hơn) để giảm nhiệt độ, từ đó đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của thiết kế.
SOLIDWORKS Simulation là công cụ phân tích kết cấu mạnh mẽ, tích hợp trực tiếp với phần mềm CAD, giúp dễ dàng kiểm tra tính phù hợp của thiết kế với yêu cầu hiệu suất. Nếu bạn đang sử dụng SOLIDWORKS và chỉ cần thực hiện phân tích kết cấu tĩnh, SOLIDWORKS Simulation thường là sự lựa chọn ưu tiên.
Ngược lại, nếu bạn không muốn nâng cấp lên SOLIDWORKS Simulation Professional, thì 3DEXPERIENCE Structural Designer là một sự thay thế tuyệt vời. Nó cung cấp đầy đủ các tính năng của Simulation Professional, bao gồm phân tích mất ổn định, tần số và nhiệt, mà không cần nâng cấp phần mềm.
