Разделы
Главная Сапромат Моделирование Взаимодействие Методы Инновации Индукция Исследования Факторизация Частоты
Популярное
Как составляется проект слаботочных сетей? Как защитить объект? Слаботочные системы в проекте «Умный дом» Какой дом надежнее: каркасный или брусовой? Как правильно создавать слаботочные системы? Что такое энергоэффективные дома?
Главная »  МКЭ ANSYS 

1 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 22

тип поперечного сечения балки (прямоугольник, круг, швеллер, двутавр и т.п.), размеры сечения, ориентация сечения и количество точек интегрирования.

Таким образом, при использовании элемента Beam 188 проводить расчет инерционных характеристик элемента не требуется. Читатели, изучавшие дисциплину Сопротивление материалов на втором курсе высшего учебного заведения, могут оценить этот отрадный факт. Более того, в выходном окне после указания пользователем сечения и его размеров, появляются характеристики сечения в следующем виде:


Из командной строки то же самое задается командами: SECTYPE, 1,BEAM,RECT, SECOFFSET.CENT SECDATA,. 1,-1,0,0,0,0,0,0,0,0

На этом все действия по заданию характеристик КЭ можно считать законченными.

Создание геометрической модели средствами ANSYS

В данном случае требуется создать три точки и одну линию. Геометрическая точка (объект Keypoint) создается командами экранного меню Preprocessor - Create - Keypoints-In Active CS...

Точка создается по трем своим координатам при помощи панели Create Keypoints in Active Coordinate System, показанной на рис. 5.4. В этой панели в строке NPT Keypoint number указывается номер создаваемой точки. В принципе, номер указывать не обязательно, система сама присвоит номер точке из числа не занятых.

В трех строках X, Y,Z Location in active CS указываются координаты точки. В данном случае создаются точки с координатами (0,0,0), (1,0,0) и (0,.1,0).

Из командной строки координаты всех трех точек указываются командами:



Create Keypoints in Active Coordinate System

IK1 Create Keypoints in Active Coordindte System NPI Keypoint number Г

X.K.Z Lobation in actiue GS Г

Cancel

Help J

f г

г г

Count

- uutaa

eil Hz -

Foe Ksybsard Knxr jist of Iten

С Bin. Halt. Ibc

Reset

Cancel

Help

Рис. 5.4. Панель Create Keypoints in Active Coordinate System

После этого от точки № 1 до точки № 2 требуется провести прямую линию. Эта линия строится командами экранного меню Preprocessor -> Create -> Lines -> Straight Line. После этого на экране появится панель Create Straight Line, при помощи которой строится требуемая линия. Панель показана на рис. 5.5. После появления данной панели на экране требуется указать курсором сначала точку № 1, затем № 2.

Из командной строки та же линия создается командой LSTR,1,2.

Итак, требуемая линия создана, и процесс создания геометрической модели завершен.

Создание расчетной модели

В данном случае требуется присвоить линии атрибуты и создать сами конечные элементы. Вызов соответствующей команды см. в разделе Присвоение геометрическим объектам (в данном случае - линиям) типа КЭ, материала и характеристик главы 4

Рис. 5.5. Панель Create Straight Line

I mf ли ill и Jit--

1ШТ1 Aeeige Utrtribetaa to tibM Ыктя

~i-3

ftW BXeiwiit t&ai пгайЬва- 1 BFAM1RR *

SSSt -Sienatit eeetiee .

*ic* Orient at Inn X ypo in t < >

~P Tee

йдд

Wt j apply J Camc-el j. Я 1р t

Рис. 5.6. Панель Line Attributes при создании элементов BEAM 188



Указание атрибутов для линии, на которой будут созданы балочные конечные элементы, имеет определенное отличие от указания атрибутов для линии, на которой строятся стержневые элементы. Это отличие заключается в необходимости указания пространственной ориентации поперечного сечения балки. Поэтому в панели Line Attributes, показанной на рис. 5.6, следует установить переключатель Pick Orientation Keypoint(s) в положение Yes и нажать кнопку ОК.

После этого панель Line Attributes исчезает, но появляется новая, меньшего размера и того же наименования, очень похожая на панель, показанную на рис. 5.5, а в командной строке появляется запрос: Pick keypoint(s) рис. 5.7. Вид созданных конечных элементов for orientation.

При этом следует указать курсором на экране требуемую ориентационную точку и нажать кнопку ОК в находящейся на экране панели Line Attributes. В результате линия получает все требуемые атрибуты.

То же самое из командной строки задается следующим образом: LATT,1,1,1 3 1.

Далее требуется указать число создаваемых конечных элементов на линии и создать сами конечные элементы (см. главу 4). Созданные элементы показаны на рис 5.7. На этом создание модели завершается.

Приложение нагрузок и закреплений

В качестве нагрузки будет приложена сосредоточенная сила. Сосредоточенная сила может прикладываться в геометрической точке или в узле сетки. Принципиальной разницы между двумя видами задания нагрузки нет. Однако если сетка конечных элементов пользователем будет удалена для последующего создания новой нагрузки, то закрепления, приложенные к узлам, также будут уничтожены. В то же время нагрузки и закрепления, приложенные к объектам геометрической модели (в частности, к точкам), сохранятся. Поэтому в данном случае нагрузки и закрепления будут приложены к геометрическим точкам.

Сосредоточенная нагрузка прикладывается командами экранного меню Preprocessor -* Loads - Loads-Apply - Force/Moment -* On Keypoints. После этого на экране появляется панель указания точки Apply F/M on KPs (первая часть). При этом на экране требуется указать точку (одну или несколько, в зависимости от контекста) и нажать кнопку ОК.

Далее на экране появится панель Apply F/M on KPs назначения направления и значения сосредоточенной силы Apply F/M on KPs (рис. 5.8). В данной панели в списке Lab Direction of force/mom следует выбрать требуемое направление силы (или момента сил)





Рис. 5.8. Панель Apply F/M on KPs

В строке VALUE Force/moment value указывается значение силы или момента. Далее следует нажать кнопку ОК (или Apply, если требуется задать другие силы).

То же самое из командной строки задается следующим образом: FK,2,FY, -1000.

Это значит, что в точке № 2 приложена сосредоточенная сила в направлении оси Y, значением - 1000 (в данном случае ньютонов).

Приложение закреплений также описано в главе 4. Разница заключается в том, что в точке № 1 запрещаются не только три перемещения, но и все повороты.

Из командной строки это задается так: DK,1 0 0,ALL, ,

На этом приложение нагрузок закончено.

Собственно выполнение расчета аналогично описанному в главе 4, и поэтому можно переходить непосредственно к просмотру результатов в препроцессоре.

Просмотр результатов

О просмотре деформированного состояния модели говорилось в главе 4. Здесь, на рис. 5.9, приводится вид деформированного состояния модели.

Для проверки решения можно воспользоваться формулами из курса Сопротивление материалов .

Максимальное перемещение по оси Y (то есть в направлении действующей силы) составляет (при Е = 2х 10 Па), вычисленное по формулам составляет 2х 10~4 мм, а вычисленное при помощи МКЭ (для 10 конечных элементов) - 2,01 х 10 4 мм.

Графическое отображение результатов на экране осуществляется как из экранного, так и из выпадающего меню. Просматривать можно как узловые результаты, так и элементные.

Вывод узловых результатов осуществляется следующим образом: из экранного меню General Postproc -->Plot Results ->Contour Plot ->Nodal Solu..., из выпадающего меню Plot -> Results ->Contour Plot -> Nodal Solution...

Вывод элементных результатов осуществляется из экранного меню General Postproc - Plot Results ->Contour Plot -> Element Solu... , а из выпадающего меню Plot -> Results ->Contour Plot ->Elem Solution...



DISPLACEMENT STEP=1


Рис. 5.10. Панель Contour Nodal Solution Data

В случае вывода узловых результатов на экране появляется панель выбора типа просматриваемых узловых результатов Contour Nodal Solution Data, представленная на рис. 5.10.

В этой панели можно выбрать для просмотра следующие группы результатов:

DOF solution - перемещения (как линейные, так и узловые в направлении трех осей);

Stress - напряжения (осевые, касательные, главные, эквивалентные);

Strain-total - деформации и т.д.




NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1

SX (AVG)

RSYS=0

PowerSraphics EFACET=1 AVRE S=Mat DMX =.202E-03 SMN =-.570E+07 SMX =.570E+07 -.570E+07

55555555 -.443E+07

- . 317E + 07 -.190E+07 -633320 633320 .190E+07 .317E+07 .443E+07 .570E+07

Рис. 5.11. Вид напряженного состояния балки

В данном случае следует отметить напряжения в направлении оси X и нажать на кнопку ОК.

Вид напряженного состояния балки (для 20 конечных элементов) показан на рис. 5.11. Здесь максимальные напряжения составляют 5,85х 106 Па, в то время как эталонные, подсчитанные по формулам курса Сопротивление материалов , составляют 6*106 Па. Разница составляет 2,5%, что является вполне допустимым.

Та же самая команда из командной строки вводится в следующем виде: PLNSOL,S,X,0,1.

В случае графического просмотра элементных результатов возникает панель Contour Element Solution Data, очень похожая на панель, представленную на рис. 5.10, но без строки с перемещениями.

Как представляется, на этом рассмотрение расчета консольной балки можно считать завершенным. Однако внимательный читатель может заметить, что на рис. 5.7 приведена модель, состоящая из четырех элементов, на рис. 5.9 - из десяти, на рис. 5.11 - из двадцати. Действительно, в препроцессоре можно стереть существующую модель, изменить параметризацию линий, создать новые узлы и конечные элементы, заново провести расчет и просмотреть полученные результаты.

Команда стирания элементов и узлов на линии осуществляется из экранного меню следующим образом: Preprocessor -> Clear -> Lines. После этого вызова на экране появляется панель Clear lines, очень похожая на панель Create Straight Line, показанную на рис. 5.5. Требуемые линии указываются при помощи курсора.

Затем на очищенных от элементов и узлов линиях можно создавать новую параметризацию. Задавать заново атрибуты линий не требуется. В случае если нагрузки и закрепления прикладывались к точкам, а не к узлам, задавать их заново нет необходимости.



Создание расчетной модели и расчет на прочность пластины с центральным отверстием (задача Кирша)

Геометрическая модель, используемая в данной главе, уже описывалась в главе 2. В данной главе будет рассмотрено решение той же задачи средствами МКЭ ANSYS при помощи конечных элементов, описывающих плоское напряженное состояние материала.

Здесь будут рассмотрены две геометрические модели, создаваемые средствами AutoCAD:

модель, содержащая прямые линии и дугу окружности;

модель, содержащая прямые линии, дугу окружности и построенную по ним поверхность (объект region, также создаваемый средствами AutoCAD).

Для расчета будут применены конечные элементы I и II порядков. Последовательность действий сводится к следующему:

1. Создание геометрической модели средствами AutoCAD.

2. Передача построенной геометрической модели в препроцессор МКЭ ANSYS.

3. Окончательные работы по формированию геометрической модели, проводимые средствами МКЭ ANSYS.

4. Определение типа элемента, характеристик элемента и материала.

5. Создание сетки конечных элементов.

6. Приложение нагрузок и закреплений.

7. Выполнение расчета.

8. Просмотр результатов.

9. Изменение сетки КЭ и повторный расчет (при необходимости).

Создание геометрической модели средствами AutoCAD

Геометрическая модель создается при помощи команд LINE, CIRCLE и TRIM. В результате на экране появляется замкнутая последовательность линий и дуг.

В случае если в препроцессор МКЭ ANSYS передается поверхность, дополнительно следует применить команду PLINE, после чего на экране появляется панель Boundary Creation (рис. 6.1). В этой панели в списке Object type в качестве типа создаваемого объекта следует выбрать region (область), нажать на кнопку Pick Points, указать курсором любую точку внутри контура и после возвращения на экран панели нажать кнопку ОК. В результате требуемый объект будет создан.



Boundary Ciedtion

Далее созданные объекты I передаются в препроцессор AoWat} МКЭ. Модель, состоящую исключительно из линий, проще ;,. f; передать в формате IGES (через . файл с расширением igs). Mo- г дель, состоящую из области, рациональнее передать в формате ACIS (через файл с расширением sat).

м- *--vubg

f ш - * - ......-

Передача построенной геометрической - модели в препроцессор МКЭ ANSYS

feud


ггЯшНшШншнш

Рис. 6.1. Панель Boundary Creation

ANSYS Connection loi SAT

Fie Nam

Г

£?<*sk 05a

Lrst File? of Tj>pe.

Sines.

Г Alow Defeatuma

Г

Импорт геометрической информации в формате IGES осуществляется командой Igesin, описанной в главе 4.

Импорт геометрической информации в формате ACIS проводится командами выпадающего меню File - Import-* SAT...

После этого на экране появляется панель выбора импортируемого файла ANSYS Connection for SAT (рис. 6.2).

В этой панели в списке File Name следует указать имя файла. В списке Directories: нужно указать директорию, в которой находится требуемый файл. В списке Drives: необходимо указать диск, на котором находится требуемая директория.

В списке Geometry Туре следует указать тип импортируемых объектов:

Solids Only - твердотельные объекты;

Surfaces Only - только поверхности; Wireframe Only - только ребра;

All Entities - все имеющееся.

В данном случае следует оставить Solids Only.

После выбора файла следует нажать кнопку ОК. Далее проводится импорт геометрической информации.

В случае если осуществлялся импорт линий, на экране возникнет изображение линий в кабинетной проекции.

Рис. 6.2. Панель ANSYS Connection for SAT



Окончательные работы по формированию геометрической модели, проводимые средствами МКЭ ANSYS

В случае если импортировалась геометрия в стандарте ACIS, никаких дополни тельных действий по созданию геометрических объектов не требуется.

Если же импортировались только линии, требуется произвести два дей ствия:

объединение совпадающих точек (объектов типа Keypoint, см. главу 4);

построение поверхности (объекта типа Area) по линиям или точкам. Построение поверхности

по точкам производится следующей командой экранного меню: Preprocessor - Create - Areas-Arbitrary -> Through KPs. To же самое из командной строки выглядит следующим образом: А, (далее через запятые - список до 18 точек в направлении обхода).

Построение поверхности по линиям производится командой экранного меню: Preprocessor - Create - Areas-Arbitrary - By Lines.

To же самое из командной строки выглядит следующим образом: AL, (далее через запятые - список до 10 линий в направлении обхода).

После вызова команд из экранного меню на экране появляется одна из двух панелей (для точек или для ли-

ш

Г

г

Jot ЬЧЬзва Kiv-rv fi.iaA at- Ltaas

п lijjfc С долг


J? ]j.st: jot г&щр v Г Ахи- Да** Сие .

Рис. 6.3. Панели выбора объектов для создания поверхностей: слева - по точкам, справа - по

линиям

Если же осуществлялся импорт области, на экране возникнет ее изображение, также в кабинетной проекции.

Из командной строки импорт геометрической информации в стандарте ACIS осуществляется командой:

-SATIN, Name, Ext, Dir, SOLIDS, 0

Name - имя файла;

Ext - расширение (обычно sat);

Dir - директория.



ний), показанных на рис. 6.3. После указания требуемых объектов (точек или линий) требуемый объект (поверхность) рисуется на экране, как это показано на рис. 6.4.

Вид поверхностей, как построенных по существующим объектам, так и импортированных, совершенно одинаков.

Определение типа элемента, характеристик элемента и материала

Рис. 6.4. Построенная потомкам (линиям) или импортированная поверхность

Определение типа элемента производится аналогично описанному в главе 4 из экранного меню командами Preprocessor - Element Type - Add/Edit/Delete... Далее в возникающей панели Library of Element Types следует указать тип конечного элемента, как это показано на рис. 6.5.

in гагу of Flement Types

МЬмгу of Elwnmit Турни


гуря reference niuibw

apply

Structural Has*.;

Link Bean Pii

Shell Hyperplastic Hnnney Rivlin Uiscn Solid

Cancel

И

4nnrie 182 F~~~ 8nnde 183 I flnnde 82 Triangle Annrie 2 A*i-har 4iinr1e 25

8nnde 83 ,*

Quail 4iinr1e

Рис. 6.5. Вид панели Library of Element Types при задании конечного элемента,

описывающего плоское напряженное состояние

В этой панели в левом списке надо выбрать элементы типа Solid (объемные, плоские напряженные/деформированные и осесимметричные конечные элементы), а в правом списке - элемент Quad 4 node 42. Далее следует нажать кнопку ОК.





1 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 22