Сделай Сам Свою Работу на 5

Ограничения, на соединения элементов различных типов.





При соединении различных видов элементов в одном узле могут возникать ошибки из за несоответствия степеней свободы элементов. Для того, чтобы различные типы элементов правильно сочетались, они должны иметь одинаковое число и тип обобщенных перемещений. Рассмотрим три примера использования несовместных элементов.

· Элементы, имеющие различное число степеней свободы несовместимы, например SHELL63 и BEAM4 имеют три перемещения и три угла поворота в каждом узле. SOLID45 – элемент, имеет три перемещения в узле, но не имеет вращательных степеней свободы. Если элемент SOLID45 соединен вместе SHELL63 и BEAM4, узловые силы, соответствующие перемещениям будут перенесены на объемный элемент, но узловые моменты не будут передаваться на SOLID45.

· Элементы, имеющие одинаковое число степеней свободы могут быть несовместимы, например, BEAM3 (плоская упругая балка) и SHELL41 (мембранная оболочка) имеют по три степени свободы в узле. Однако, оболочечный элемент имеет три перемещения (UX, UY, UZ), в то время как балочный элемент имеет только два (UX, UY). Таким образом, перемещение системы в направлении Z будет отражать только жесткость оболочечного элемента. Далее, оболочечный элемент не имеет угла поворота, а балочный элемент – имеет. Таким образом, изгибающий момент балочного элемента нt будет перенесен на оболочечный элемент.



· Пространственные балочные элементы и пространственный оболочечный элемент имеют в узлах по 6 степеней свободы. Степень свободы ROTZ отсутствует оболочечном элементе (вращение оболочки в плоскости), поэтому программа вводит в данном случае фиктивную жесткость. Дополнительные ограничения существуют даже тогда, когда соседние элементы имеют совпадающие степени свободы. Возможные ошибки могут возникать например, если объемные элементы SOLID72 и SOLID73 являются соседями элементов других типов.

Использование преимуществ симметрии

Многие объекты имеют различные виды симметрии. Это может быть повторяющаяся симметрия (например, охлаждающие ребра на длинной трубе), отраженная симметрия, или осевая симметрия. Когда объекты симметричны в некотором аспекте (геометрия, нагрузки, свойства материалов, закрепления) можно существенно снизить сложность модели.



Некоторые рекомендации по осесимметричным системам.

Некоторые системы, имеющие симметрию относительно центральной оси называются осесимметричными. Примером могут служить цилиндр, конус, круглая пластина и т. д. Пространственные системы могут быть представлены в двумерной форме. Результаты, полученные в двумерном осесимметричном анализе более точны, чем результаты соответствующего трехмерного анализа.

В основном, полностью осесимметричная модель должна иметь только осесимметричные нагрузки. В том случае, когда нагрузки не осесимметричны, используется специальный тип элементов – осесимметричные гармонические элементы. Некоторые рекомендации:

· Ось симметрии должна быть совмещена с глобальной координатой Y.

· Отрицательные значения координат узлов по оси X не допустимы.

· Направление оси Y соответствует осевому направлению, направление оси X – радиальному направлению, Ось Z соответствует окружному направлению.

· Для построения осесимметричных моделей используют подходящие модели плоских тел с KEYOPT(3)=1 или осесимметричные оболочки. Могут быть также включены кроме осесимметричных твердотельных элементов и оболочек, различные другие связующие, контактные, комбинированные и поверхностные элементы. (Программа не будет реализовывать эти «другие» элементы без осесимметричных твердых тел или оболочек) Если Руководство по элементам ANSYS не приводит осесимметричное применение какого либо типа элемента, то не следует его использовать для построения модели.

· Для осесимметричных гармонических моделей используются только осесимметричные гармонические элементы. Элементы SHELL51и SHELL61 не могут лежать на глобальной оси Y.



· Для моделей, содержащих двумерные твердотельные элементы, в которых важны эффекты сдвига, обычно принимают два элемента по толщине.

Насколько подробную модель нужно составлять?

Малые детали, не оказывающие существенного влияния на расчет, обычно не включаются в твердотельную модель, так как они будут только усложнять ее. Хотя, для некоторых систем «малые» детали, такие как скругления или отверстия могут быть источником концентрации напряжений и имеют существенное значение для точности расчета.

В некоторых случаях только небольшое количество второстепенных деталей будет нарушать симметрию системы. Вы можете иногда пренебречь этими деталями, или наоборот, рассматривать их как симметричные. В каждом случае нужно взвешивать выигрыш от упрощения модели по сравнению со снижением точности расчета.

Определение приемлемой плотности разбиения

Вопрос, который часто задают в конечно-элементном анализе: на сколько мелко должно быть разбиение для получения приемлемых хороших результатов? К несчастью, не возможно дать окончательный ответ на данный вопрос. Вы должны решить этот вопрос самостоятельно. Некоторые рекомендации, которые вы можете использовать для ответа на этот вопрос:

· Используйте адаптивное разбиение. Эта технология возможна только для линейных статических систем или для стационарных тепловых задач. Адаптивное разбиение возможно только для твердотельного моделирования.

· Сравните результат предварительного анализа с экспериментом или известным точным аналитическим решением. Переопределите разбиение в регионах, где расхождение между точным решением и результатом расчетов особенно велико. Для этого применяются команды NREFINE, EREFINE, KPEFINE, LREFINE, AREFINE. Или через интерфейс MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING > MODIFY MESH > REFINE AT – ENTITY TYPE.

· Подготовьте пробную задачу, используя приемлемое разбиение. Решите эту задачу заново, используя двойное количество элементов в критичном регионе, и сравните результаты двух решений. Если два разбиения дают приблизительно равные результаты, то первоначальное разбиение было приемлемым. Если результаты существенно отличаются друг от друга, то требуется более точное разбиение.

· Если проверка вашей модели показывает, что только часть вашей конструкции требует тонкого разбиения, ее можно принять как подконструкцию. Плотность разбиения очень важна. При слишком грубом разбиении результаты могут содержать серьезные ошибки. Если разбиение слишком тонкое, то решение задачи займет слишком много времени.

Системы координат

ANSYS имеет несколько типов координатных систем, каждая из которых используется для определенных случаев:

· Глобальная или локальная система координат используется для размещения геометрии в пространстве.

· Координатная система типа DISPLAY, определяет систему, которой показываются геометрические параметры.

· Система координат узлов, зависящая от степени свободы каждого узла

· Система координат элементов, определяющая их ориентацию, свойства материалов, результаты расчета.

Во многих случаях бывает необходимо установить собственную систему координат, которая связана с глобальной системой. Такие системы координат, определяемые пользователем, называются локальными системами координат. Действия для определения локальной системы координат приведены в таблице

Действие Команда Интерфейс
Определение локальной системы координат LOCAL UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS > AT SPECIFIED LOC
Определение локальной системы координат в зависимости от существующих узлов CS UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS > BY 3 NODES
Определение локальной системы координат в зависимости от существующих точек CSKP UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS > BY 3 KEYPOINTS
Определение локальной системы координат, центрированной относительно начала рабочего поля CSWPLA UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS > AT WP ORIGIN
Определение локальной системы координат, в функции от активной системы координат CLOCAL Не имеет аналогов в интерфейсе.
Уничтожение локальной системы координат CSDELE UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > DELETE LOCAL CS
Распечатка статуса глобальной и локальной систем координат CSLIST UTILITY MENU > LIST> OTHER >LOCAL COORD SYSTEMS

 

Как только определена локальная система координат, она становится активной, и ей присваивается идентификационный номер. Всего может быть создано 11 систем координат, но только одна из них может быть активной. Для активизации одной из глобальных координат, или нескольких ранее определенных локальных систем производятся действия, приведенные в таблице

 

Действие Команда Интерфейс
Активизация глобальной прямоугольной системы CSYS UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO GLOBAL CARTESIAN
Активизация глобальной цилиндрической системы CSYS UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO GLOBAL CYLINDRICAL
Активизация глобальной сферической системы CSYS UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO GLOBAL SHERICAL
Активизация локальной системы CSYS UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO SPECIFIED COORD. SYST.
Активизация рабочего поля CSYS UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO WORKING PLANE

 

Рабочее поле

Воображаемая плоскость, проходящая через выделенную точку или узел, называется рабочим полем. Вы можете определить только одно рабочее поле. Действия для определения рабочего поля приведены в таблице.

Действие Команда Интерфейс
Определение рабочего поля с помощью трех точек и помещение их на плоскость, нормальную к плоскости взгляда WPLANE UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > XYZ LOCATIONS
Определение рабочего поля с помощью трех узлов и помещение их на плоскость, нормальную к плоскости взгляда NWPLAN UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > NODES
Определение рабочего поля с помощью трех точек и помещение их на плоскость, нормальную к плоскости взгляда KWPLAN UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > KEYPOINT
Определение рабочего поля, перпендикулярного линии, проходящего через точку LWPLAN UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > PLANE NORMAL TO LINE
Определение рабочего поля координатами X,Y или RJ на существующей координатной системе WPCSYS UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > ACTIVE COORD. SYS.
Определение рабочего поля координатами в глобальной прямоугольной системе координат WPCSYS UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > GLOBAL CARTESIAN
Определение рабочего поля координатами в местной системе координат WPCSYS UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > SPECIFIED COORD. SYS.
Распечатка стиля рабочего поля WPSTYL stat UTILITY MENU >LIST>STATUS> WORKINGPLANE

 

Вы можете перенести рабочее поле в новое место, используя следующие методы.

 

Действие Команда Интерфейс
Перенос рабочего поля в среднюю точку между существующими точками KWPAVE UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO KEYPOINT
Перенос рабочего поля в среднюю точку между существующими узлами NWPAVE UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO NODES
Перенос рабочего поля в начало глобальной системы координат WPAVE UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO GLOBAL ORIGIN
Перенос рабочего поля в начало активной системы координат WPAVE UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO ORIGIN ACTIVE CS
Перенос рабочего поля c координатами X,Y Z WPAVE UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO XYZ LOCATIONS
Смещение рабочего поля на некоторую величину WPAVE UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP BY INCREMENTS

 

5. Сравнение методов твердотельного моделирования и непосредственной генерации

Вы можете использовать два различных метода для построения модели: твердотельное моделирование и непосредственная генерация. В твердотельном моделировании вы описываете геометрические границы модели, устанавливаете контроль над размером и формой элементов, и затем запускаете ANSYS программу для автоматической генерации всех узлов и элементов. Наоборот, по методу прямой генерации вы определяете положение каждого узла и форму каждого элемента. Хотя некоторая автоматическая генерация данных возможна, метод непосредственной генерации является «ручным методом», в котором необходимо контролировать номера узлов, и для сложных моделей может служить источником ошибок.

Преимущества твердотельного моделирования заключаются в следующем:

· Более применимо для больших и сложных моделей, в особенности трехмерных;

· Позволяет работать со сравнительно небольшим объемом исходных данных;

· Позволяет применить геометрические операции (такие, как вытягивание и вращение), что невозможно для узлов и элементов;

· Поддерживает использование «примитивов» в виде площадей и объемов, таких как многоугольные поверхности и цилиндрические объемы, а также булевские операции (пересечение, вычитание и т. д.) при конструировании модели по методу «сверху вниз»;

· При твердотельном моделировании значительно легче модифицировать геометрию

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.