Maxime CASIER Hydrostatische druk: hoe te modelleren met SOLIDWORKS Simulation
In een tank gevuld met water bijvoorbeeld, is de hydrostatische druk die de vloeistof uitoefent op de wanden van de tank niet constant. Deze varieert met de hoogte van de waterkolom.
Dit is een tutorial voor SOLIDWORKS SIMULATIE.
Hydrostatische druk in SOLIDWORKS simulatie
Allereerst wordt de hydrostatische druk uitgedrukt als: P = ρgh
P: druk (in N/m2)
ρ: dichtheid van de vloeistof (in Kg/m3): 1000 Kg/m3 voor water
g: versnelling van de zwaartekracht (in m/s2 of N/Kg): 9,81 m/s2
h: diepte of hoogte van de vloeistofkolom (in m)
Dus, voor water P = 1000 * 9,81 * h = 9810 * h
Voor een waterdiepte van 10 m hebben we dus een druk van 1 bar (100.000 N/m2).
In SOLIDWORKS Simulation kun je variabele kracht- of drukverdelingen gebruiken. Hiervoor moeten ze worden uitgedrukt in een XY-referentieframe in de vorm: P(x,y) = P(a+bX+cY+dXY+eX2+fY2). Het XY-coördinatenstelsel wordt gedefinieerd door een "coördinatenstelsel".
Voorbeeld van gebruik om hydrostatische druk te modelleren
In het onderstaande voorbeeld heb ik een kwart van een tank getekend. Een scheidingslijn wordt gebruikt om het waterniveau in de tank weer te geven. Er is een "coördinatenstelsel" gemaakt met de oorsprong op de scheidingslijn en de Y-as wijzend naar de bodem van de tank. Vervolgens heb ik een vlakke steun aan de onderkant van de tank toegevoegd, een uitsparing aan de onderkant van de verstijving en de symmetrievoorwaarden voor de berekening.
Om vervolgens de variabele druk toe te passen op de wanden van de tank, nadat de vlakken zijn geselecteerd, moet je de optie "Variable Distribution" gebruiken. De eenvoudigste manier om dit te doen is door de drukwaarde op 1 te zetten. In feite vertegenwoordigt deze waarde in het geval van variabele verdeling de vermenigvuldigingscoëfficiënt P die voorkomt in de vergelijking die we eerder hebben gezien. Voer dan gewoon de coëfficiënt Y in en laat alle andere op 0 staan. In ons voorbeeld vertegenwoordigt Y de hoogte van de waterkolom, die varieert van 0 tot 2,3 m.
Nadat de druk is gevalideerd, kun je zien dat de grootte van de druksymbolen toeneemt met de diepte van de tank. Hieronder staan de resultaten in termen van spanning en verplaatsing.
