Раздел: Документация
0 ... 131 132 133 134 135 136 137 ... 166 Глава VII. ОГРАНИЧЕНИЯ И НАГРУЗКИ В ANSYS Общие сведения Целью проведения математического моделирования поведения объекта при каких-либо внешних условиях является получение значений параметров, определяющих величину его реакции. Однако, чтобы определить реакцию на внешнее воздействие объекта, в ходе решения задачи вначале необходимо определить тип и величину самого воздействия. Отметим, что если оно отсутствует, то и решение задачи не имеет смысла. Например, не имеет смысла определять распределение напряжений в консольно закрепленной невесомой балке, если к ней не приложить каким-либо образом силу. Таким образом, одним из важных этапов подготовки к проведению расчета и получения удовлетворительных результатов является определение внешних воздействий (механических, тепловых и т.д.) на твердотельный объект, заключенный в объеме, уже разбитом на конечные элементы. Обычно внешнее воздействие определяется на границе созданной модели (от этого произошел термин "краевое условие"). В примере с балкой внешняя сила приложена к поверхности одного конца балки, а закрепление указывается отсутствием перемещений и вращений (т.е. закреплением) на другом конце балки. Под терминами "ограничение" и "нагрузка" понимаются все разнообразные процессы, которые происходят как на поверхностях твердого тела или объема жидкости, так и в отдельных точках внутри него. Например, под "ограничением" в ANSYS понимается: закрепление, т.е. ограничение перемещений и вращений в структурном анализе, либо определение температуры при решении задач теплообмена; а под "нагрузкой" -приложение сосредоточенных или распределенных сил (структурный анализ) или тепловых потоков (задачи теплообмена) и т.д. Просто в каждом типе анализа физических процессов исследователю доступны те типы нагрузок, которые ему соответствуют. Авторы решили сохранить эту терминологию, т.к. надеются, что она легче воспримется студентами технических ВУЗов и инженерами со стажем. Нагрузки в ANSYS можно приложить двумя способами: •к компонентам твердотельной модели (к ключевым точкам, линиям и поверхностям); •к конечно-элементной модели (к узлам сетки и элементам). Не имеет значения, каким образом была приложена нагрузка, ANSYS воспринимает любые нагрузки как часть конечно-элементной модели. В соответствии с принятым способом классификации, в этой главе во всех разделах рассматриваются вначале твердотельные нагрузки, а в заключении, нагрузки в узлах. В отдельных случаях приведены нагрузки на элементах конечно-элементной сетки. Список приложения нагрузки к твердотельной модели. Достоинства и недостатки В этом пособии основной способ приложения нагрузок - это приложение нагрузки к твердотельной модели. Приложение нагрузок к конечно-элементной сетке также рассматривается, однако в его использовании при решении поставленных задач нет необходимости. Заметим также, что твердотельные нагрузки гораздо естественнее воспринимаются при обучении решению прикладных задач. Достоинства нагрузок, прилагаемых к твердотельным моделям: •Нагрузки твердотельной модели не зависят от конечно-элементного разбиения, т.е. вы можете менять разбиение меняя приложенные нагрузки. •Твердотельная модель всегда включает меньше компонентов, чем конечно-элементная. Поэтому выбор твердотельного компонента и приложение к нему нагрузки намного легче, особенно с помощью средств графического интерфейса. Недостатки нагрузок, прилагаемых к твердотельным моделям: •Твердотельная и конечно-элементная модели могут иметь различные координатные системы и нагрузочные направления. Это требует промежуточного преобразования твердотельных нагрузок. •Не все нагрузки твердотельной модели можно отобразить. Замечание! Упомянутые выше преобразование твердотельных нагрузок в конечно-элементные производятся автоматически, в начале решения. Удаление твердотельных нагрузок также приводит к удалению всех конечно-элементных нагрузок. Конечно-элементные нагрузки. Достоинства и недостатки Основным достоинством конечно-элементных нагрузок является то, что ANSYS сможет использовать их непосредственные значения без промежуточного преобразования. К недостаткам относится то, что после любого преобразования конечно-элементной сетки необходимо переопределять и нагрузки на новом разбиении. Кроме того, приложение нагрузок с помощью графического интерфейса в этом случае является неудобным. Определение ограничений и нагрузок НАЛОЖЕНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ Ограничение степеней свободы доступно в каждом типе анализа и применяется: •к ключевым точкам, линиям и поверхностям; •к узлам сетки. Так, при решении задач структурного анализа, можно ограничить перемещения вдоль осей декартовой системы координат и вращения вокруг этих осей (названия соответствующих величин в ANSYS: UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ), а при решении термозадач - температуру (название в ANSYS: TEMP). Любое направление, указанное в названии (например, UX ROTZ, AY и т.д.), задается в координатной системе узлов (т.е. глобальной декартовой). Система пунктов главного меню и команд ANSYS позволяет совместить, просмотреть список, убрать ограничения. Ограничение степеней свободы в ключевых точках Первый пункт главного меню. Ограничение перемещений Main Menu > Preprocessor > Loads > Apply > -Structural- Displacement > On Keypoints При использовании этого пункта меню появится окно выбора Apply U, ROT on KPs. Следует: •Выбрать ключевые точки с одинаковыми значениями перемещений с помощью "мыши" или командной строки (по номеру). •Подтвердить выбор нажатием кнопок ОК или Apply. •После этого появится диалоговое окно Apply U, ROT on KPs, в котором следует указать: 0 ... 131 132 133 134 135 136 137 ... 166
|
