Monikappalesimulointi materiaalinkäsittelykoneen vakavuustarkastelussa
Pekkanen, Juho (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020061142710
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020061142710
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä selvitettiin monikappalesimuloinnin mahdollisuuksia materiaalinkäsittelykoneen vakavuuslaskennassa. Työ toteutettiin suunnittelemalla ja luomalla vakavuuslaskentaan soveltuva materiaalikäsittelykoneen simulointimalli. Keskeinen vaatimus simulointimallille oli parametrisuus eli toiminto, jolla kokoonpanon määrittelevät parametrit ovat vaihdettavissa yksinkertaisilla toimenpiteillä.
Simulointimalli luotiin Mevea Simulation Software -ohjelmistolla, joka on kaupallinen monikappalesysteemien dynamiikan simuloimiseen kehitetty ohjelmisto. Systeemi mallinnettiin jäykkien kineettisten kappaleiden kokoonpanona. Parametrien muokkaus tehtiin mahdolliseksi kehittämällä taulukkomuotoinen parametrikirjasto ja sille yksinkertainen käyttöliittymä. Parametrien uudelleen kirjoitettavuus simulointimallin määrittelevään tiedostoon toteutettiin Python-ohjelmalla.
Simulointimallilla laskettiin kahden eri kokoonpanon nostorajoja staattisessa tilanteessa ilman varmuuskertoimia ja vertailtiin tuloksia kohdeyrityksen käytössä olevan laskentatyökalun tuloksiin. Tuloksissa havaittiin pieniä eroja, mutta kaikki tulokset olivat lähellä vertailuarvoa. Simulointimallilla tutkittiin myös yksinkertaista dynaamista tilannetta eri kuormilla ja eri puomien asennoilla. Dynaamisen kuormituksen osuus kokonaiskuormituksesta osoittautui vaihtelevaksi eri tapausten välillä. This master’s thesis presents possibilities of multibody simulation in stability analysis of a material handling machine. The study was implemented by designing and building a simulation model of a material handling machine suitable exclusively for stability analysis. A significant requirement for the model was a function enabling change of machine assembly defining parameters in a simple manner.
The simulation model was build using Mevea Simulation Software which is a commercial platform for modelling and simulating multibody system dynamics. The model was built as rigid kinetic bodies. A simple parameter library and a user interface was formulated for the parametrization of the model. Parameter rewriting to a simulation model file was implemented using a Python script.
Safety weight limits of two different machines were calculated using the simulation model and results were compared to values produced with the original load chart calculation tool in use. Minor differences appeared in the results, but all calculated values were close to the reference value. The simulation model was also used to analyze a simple dynamic situation under different loading cases in different body orientations. Percentage of this dynamic loading in total loading proved to be varying between different cases.
Simulointimalli luotiin Mevea Simulation Software -ohjelmistolla, joka on kaupallinen monikappalesysteemien dynamiikan simuloimiseen kehitetty ohjelmisto. Systeemi mallinnettiin jäykkien kineettisten kappaleiden kokoonpanona. Parametrien muokkaus tehtiin mahdolliseksi kehittämällä taulukkomuotoinen parametrikirjasto ja sille yksinkertainen käyttöliittymä. Parametrien uudelleen kirjoitettavuus simulointimallin määrittelevään tiedostoon toteutettiin Python-ohjelmalla.
Simulointimallilla laskettiin kahden eri kokoonpanon nostorajoja staattisessa tilanteessa ilman varmuuskertoimia ja vertailtiin tuloksia kohdeyrityksen käytössä olevan laskentatyökalun tuloksiin. Tuloksissa havaittiin pieniä eroja, mutta kaikki tulokset olivat lähellä vertailuarvoa. Simulointimallilla tutkittiin myös yksinkertaista dynaamista tilannetta eri kuormilla ja eri puomien asennoilla. Dynaamisen kuormituksen osuus kokonaiskuormituksesta osoittautui vaihtelevaksi eri tapausten välillä.
The simulation model was build using Mevea Simulation Software which is a commercial platform for modelling and simulating multibody system dynamics. The model was built as rigid kinetic bodies. A simple parameter library and a user interface was formulated for the parametrization of the model. Parameter rewriting to a simulation model file was implemented using a Python script.
Safety weight limits of two different machines were calculated using the simulation model and results were compared to values produced with the original load chart calculation tool in use. Minor differences appeared in the results, but all calculated values were close to the reference value. The simulation model was also used to analyze a simple dynamic situation under different loading cases in different body orientations. Percentage of this dynamic loading in total loading proved to be varying between different cases.