Раздел: Документация
0 ... 24 25 26 27 28 29 30 ... 87 вия можно легко указать или изменить, используя геометрическое представление моделн а не номера узлов или элементов. Пользователь имеет возможность ввести обширную информацию, относящуюся i данной расчетной модели, но программа будет использовать только ту ее часть из Ъщ данных, которая необходима для определенного вида расчета. Вид расчета задается прй входе в программу. Еще одним способом выбора данных является разделение модели на компоненты щ слои, представляющие собой группы геометрических объектов, которые выделены поль. зователем для большей наглядности. Для наглядности компоненты могут быть окрашены в разные цвета. 1.3.1.3. Способы построения геометрической модели В программе ANSYS существуют три разных способа построения геометрической модели: импорт модели, предварительно построенной другой программой; твердотельное моделирование и непосредственное создание модели в интерактивном режиме работы с программой. Можно выбрать любой из этих методов или использовать их комбинацию для построения расчетной модели. Импорт модели. Программа ANSYS позволяет наносить сетку на модель, импортированную из другой программы, а также имеет возможность менять геометрию модели с целью упрощения расчета. Использование автоматических средств позволяет улучшить модель за счет устранения ненужных зазоров, перекрытий или взаимных внедрений ее частей, а также выполнить слияние объектов и создание объемов. Это дает возможность получить значительно более простую расчетную модель путем ее «подчистки» и получеши приемлемого варианта. Процедуры упрощения позволяют наилучшим образом подготовить модель для нанесения сетки за счет удаления отверстий, полостей и выпуклостей, исключения мелких подробностей. Твердотельное моделирование. В программе ANSYS доступны следующие два способа моделирования: нисходящий и восходящий. В первом случае пользователь указывает только самый высокий порядок сложности объектов модели. Используемые обычно объекты (такие, как сферы и призмы, т. е. формы, которые называются геометрическими примитивами) могут быть созданы за одно обращение к меню. Например, пользователь определяет объемный примитив, а программа автоматически находит связанные с ним поверхности, линии и ключевые точки. Примитивы позволяют непосредственно указывать геометрические формы. В программе ANSYS можно легко и быстро определить в двумерном случае такие формы, как окружности и прямоугольники, или параллелепипеды, сферы, конусы и цилиндры — в трехмерном. После того как геометрические объекты указаны (с помощью примитивов, считыванием данных из файлов формата .IGES или непосредственным построением), к ним можно применять операции булевой алгебры. При импортировании геометрии в формате JGES пользователь имеет возможность управлять значениями допусков на слияние объектов модели, выявлять «проблемные» области« возможные ошибки. Непосредственное создание модели в интерактивном режиме работы. В этом слу* чаще всего применяется так называемое «восходящее моделирование». При восходяще* моделировании пользователь строит модель, начиная с объектов самого низкого поряди Сначала задаются ключевые точки, затем связанные с ними линии, поверхности и объемы — именно в таком порядке. Независимо от используемого способа построения модели имеется возможность при-менять операции булевой алгебры для объединения наборов данных и за счет этого как 6f создавать «скульптуру» модели. Программа имеет набор таких булевых операций, сложение, вычитание, пересечение, деление, склеивание и объединение. Еще одним эффективным методом построения модели в программе ANSYS являете* построение некоторой поверхности с помощью так называемого метода «обтягивая1 каркаса». С помощью этого метода можно задать некоторый набор поперечных сечей ии. затем дать программе команду построить поверхность, которая будет точно соответств" вать указанным сечениям. росле того, как построена твердотельная модель, строится ее конечно-элементный ог (т. е. сетка узлов н элементов). Задание типов элементов. Библиотека конечных элементов программы ANSYS содержит более 80 типов, каждый нз которых определяет, среди прочего, применимость эле-*1"та к той или иной области расчетов (прочностной, тепловой, магнитный н электрнче-"кий анализы, даижение жидкости или связанные задачи), характерную форму элемента линейную, плоскую, в виде бруска н т. д.), а также даумерность (2-D) или трехмерность n.D) элемента. После выбора типа элементов необходимо задать их константы. Константы элемен- w это свойства, специфичные для данного типа элемента. Например, для элемента ВВАМЗ - балочного 2-D элемента — константами являются площадь поперечного сечения, иомент ннерцнн, высота н др. Задание свойств материалов. Свойства материала требуются для большинства типов злементов. В зависимости от области приложения свойства могут быть линейными, нелинейными и (или) анизотропными. Линейные свойства могут зависеть или не зависеть от температуры, быть изотропными или ортотропнымн. Зависимость свойств от температуры имеет форму полинома (вплоть до четвертой степени) или задается таблично. Нелинейные соотношения, такие как кривые деформирования материала для различных видов упрочнения, кривые ползучести, зависимости для радиационного распухания, описание гиперупругих свойств, обычно задаются в виде таблицы. Анизотропные свойства для упругих материален задаются в матричном виде. Следует заметить, что описание анизотропной пластичности требует задания разных кривых «напряжение-деформация» для разных направлений. В программе ANSYS предусмотрено четыре способа генерации сетки: использование метода экструзии, создание упорядоченной сетки, создание произвольной сетки (автоматически) и адаптивное построение. Метод экструзии. Метод экструзии (выдавливания) используется для превращения областей даумерной сетки в трехмерные объекты, состоящие из параллелепипедов, клиновидных элементов или их комбинации. Процесс экструзии осуществляется с помощью процедур смещения из плоскости, буксировки, поступательного н вращательного перемещений. Создание упорядоченной сетки. Построение упорядоченной сетки требует предварительного разбиения модели на отдельные составные части с простой геометрией, а затем — выбора таких атрибутов элемента н соответствующих команд управления качест->ом сетки, чтобы можно было построить конечно-элементную модель с упорядоченной сеткой. Создаваемая программой ANSYS упорядоченная сетка может состоять из шести-гранных, четырехугольных н треугольных элементов. Для получения треугольной сетки программа выделяет области модели, предназначенные для нанесения упорядоченной сет-1СИ> создает сначала четырехугольную сетку, а затем превращает ее в сетку нз треугольных мементов. В качестве дополнительного способа построения упорядоченной сетки на некоторой п°верхности используется деление противоположных граничных линий этой поверхности 14ким образом, чтобы можно было осуществить переход от одного размера сетки к друго-"У- Построение упорядоченной сетки переменного размера возможно только для поверх-тей> ограниченных четырьмя линиями. При большем числе ограничивающих линий 1,0,0 выполнить операцию их конкатенации. Создание произвольной сетки (автоматически). Программа ANSYS имеет в своем со-/•в генераторы произвольной сетки, с помощью которых сетка может наноситься непо-ЗДственно на модель достаточно сложной геометрии без необходимости строить сетку сТдельных частей н затем собирать нх в единую модель. Произвольную сетку можно Р°ить из треугольных, четырехугольных н четырехгранных элементов. Фн произвольном построении сетки реализован алгоритм разумного выбора разме-конечного элемента, позволяющий строить сетку элементов с учетом кривизны по- 92 Част верхности модели и наилучшего отображения ее реальной геометрии. Кроме того, ыощ выбрать мелкую или крупную сетку элементов, указав в качестве управляющего парами ра любое число из диапазона от единицы до десяти. При построении сетки возможно также указание общего размера элемента, деленде граничной линии, указание размеров в окрестности заданных геометрических точек, ко. зффицяентов растяжения или сжатия вдали от границ, задание ограничения на кривизну й возможность задания «жестких» точек (т. е. задание точного положения узла вместе с раз. мерами сетки в такой точке). По сравнению с произвольной сеткой упорядоченная плоская сетка может содержать только четырехугольные или треугольные элементы, а упорядоченная объемная сетка-, объемные шестигранные элементы. Пример произвольной и упорядоченной сеток приведен на рис. 1.4 а, б, соответственно Непосредственное создание модели в интеран. тивном режиме. При использовании этого подхода конечно-элементную модель можно построить, опре-делив положение каждого узла, а также размеры, форму и связность для всех элементов сетки. Узлы используются для того, чтобы определить положение элементов в пространстве, а элементы определяют Рис 14 связность модели. И те, и другие можно задавать наи- более удобным способом, не заботясь об эффективности решения. Адаптивное построение сетки. Адаптивное построение сетки состоит в том, что после создания модели и задания граничных условий программа генерирует конечно-элементную сетку, выполняет расчет, оценивает ошибку за счет сеточной дискретизации и меняет размер сетки от решения к решению до тех пор, пока расчетная погрешность не станет меньше некоторой наперед заданной величины (или пока не будет достигнуто установленное число итераций). Модификация сетки. Возможности программы ANSYS допускают модификацию конечно-элементной сетки. Например, могут быть изменены атрибуты узлов и элементов. Если модель состоит из повторяющихся областей, то можно создать сетку только для некоторой области модели, а затем сделать копию этой области. После того как геометрическая модель покрывается сеткой конечных элементов, программа автоматически обеспечивает их взаимно-перекрестный контроль, чтобы гарантировать правильность выполняемых видоизменений сеточной модели. Такие проверки предотвращают некорректное уничтожение или порчу данных, относящихся к твердотельной и сеточной моделям. Так, например, ключевые точки, лннни, поверхности или объемы сеточной модели нельзя уничтожить или переместить до тех пор, пока пользователь явным образом не потребует от программы отменить их автоматический контроль.   1.3.2. Приложение нагрузок и получение решения После того, как при препроцессорной подготовке построена расчетная модель, можно переходить к стадии решения задачи. Этот этап включает в себя задание вида анализа я его опций, нагрузок, шага решения и заканчивается запуском на счет конечно-элемеитнов задачи. Программа ANSYS предусматривает два метода решения задач, связанных с расчетом конструкций (Structural problems): Л-метод н />-метод. Первый из перечисленных методов может применяться при любом типе расчетов (статический, динамический, тепловой * т. п.), в то время как второй метод может использоваться только в линейном статическом анализе. При прочих равных условиях, й-метод требует более частой сетки, чем р-метол (см. часть 1, п. 1.4.6 «Точность результатов»). 1.3.2.1. Выбор типа анализа и его опций Тип анализа выбирается на основе условий нагружения и реакции системы, которУ" предполагается получить. Так, например, если нужно найти собственные частоты и фоР 0 ... 24 25 26 27 28 29 30 ... 87
|
