Формирование куба
Выполните последовательность команд Geometry/Solid/Primitives…
Для этого откройте падающее меню Geometry
(геометрия) и выберите в нем команду Solid. В результате откроется новое меню, в котором необходимо выбрать позицию Primitives…
после этого на экране появится окно, в которое нужно ввести:
Material New Solid
Direction Positive
Начало системы координат (Origin):
X 0.0
Y 0.0
Primitive Block-Center
X 1
Y 1
Z 1
Нажмите OK.
В результате сформируется куб со стороной 1 дюйм.
Может случиться так, что изображение сформированного куба окажется расположенным в углу графического окна. В этом случае изменить масштаб изображения, и поместить его в центр окна можно, выполнив последовательность команд View (вид) Autoscale (автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl?A.
Для того чтобы увидеть куб как твердое тело, нажмите на иконку View Style, расположенную на панели инструментов и выберите Solid.
Посмотреть модель в изометрии можно, выполнив последовательность команд View/Rotate/Isometric/OK.
Генерация конечноэлементной модели
В данном примере предлагается создать конечноэлементную модель без привязки к геометрии методом генерации балочных элементов между двумя точками.
Введите в соответствующих полях данные:
Property 1..prop_1
Mesh Size/#Nodes 11
затем нажмите OK
 |
В появившимся окне:
Введите:
X 0
Y 0
Z 0
Нажмите OK.
В следующем окне введите:
X 5
Y 0
Z 0
Нажмите OK.
Теперь появится окно определения вектора ориентации элемента. Окно, определяющее вектор ориентации элемента должно выглядеть следующим образом:
Нажмите OK
Изменить масштаб изображения, и поместить его в центр окна можно, выполнив последовательность команд View (вид)
Autoscale
(автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl?A.
В данном примере предлагается создать конечноэлементную модель без привязки к геометрии методом генерации балочных элементов между двумя точками.
Введите в соответствующих полях данные:
Property 1..prop_1
Mesh Size/#Nodes 11
затем нажмите OK
|
В появившимся окне:
Введите:
X 0
Y 0
Z 0
Нажмите OK.
В следующем окне введите:
X 0.5
Y 0
Z 0
Нажмите OK.
Теперь появится окно определения вектора ориентации элемента. Окно, определяющее вектор ориентации элемента должно выглядеть следующим образом:
Нажмите ОК
Генерация конечноэлементной сетки
В данном примере предлагается создать конечноэлементную модель без привязки к геометрии методом генерации оболочечных элементов между 4 точками.
Введите в соответствующих полях данные:
Property 1..plate
Mesh Size/#Nodes/Dir 1 13
Mesh Size/#Nodes/Dir 2 11
затем
выберите OK
В появившимся окне:
Введите:
X 0
Y 0
Z 0
Нажмите OK.
В следующих окнах введите:
X 20, X 20, X 0,
Y 0, Y 20, Y 20,
Z 0, Z 0, Z 0,
Нажмите OK.
(автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl?A.
Генерация элементов двутавров. Выполните последовательность команд Mesh/Between...
Введите в соответствующих полях данные:
Property 2..stiffener
Mesh Size/#Nodes 11
Corner Nodes 1 131
затем выберите OK
Теперь определите вектор ориентации элемента. Окно, определяющее вектор ориентации элемента должно выглядеть следующим образом:
Повторите эту операцию (выполните последовательности команд Mesh/Between..) для следующих пар узлов:
4; 134;
7; 137;
10; 140;
13; 143.
Объединение совпадающих узлов. Выполните последовательность команд Tools/Check/Coincident Nodes…
Выберите Select All.
Нажмите OK.
В окне:
выберите Нет.
В следующем окне
Нажмите OK.
В окне сообщений Вы можете увидеть, что 55 узлов были слиты.
(размер по умолчанию) активизируйте следующее диалоговое окно:
Введите 0.16 в поле Size (размер). Этим числом определяется размер конечного элемента, принимаемый генератором сетки по умолчанию. Нажмите OK. Теперь размер практически каждого автоматически генерируемого системой конечного элемента будет равен 0.16 метра.
/ OK / OK на вопрос о создании элементов подобного типа ответьте утвердительно ДА, после чего Вы снова попадете в меню генерации конечноэлементной сетки по поверхности. Обратите внимание на то, что в окне выбора свойств у Вас выбрано вновь созданное свойство, нажмите OK. Начнется процесс автоматической генерации сетки, который может занять 5 - 45 секунд в зависимости от быстродействия компьютера. По окончании процесса будет сгенерирована конечноэлементная сетка.
Для создания объемной модели используем метод выдавливания плоских элементов. Выполните последовательность команд Mesh / Extrude / Element нажмите Select All / OK заполните появившееся меню:
Property 1..Solid
Element along Length 5
Включите
Delete Original Elements, далее нажмите OK. Далее появится меню, в котором определяется вектор, вдоль которого происходит процесс выдавливания, введите
| Base | X 0 | Tip | X 0 | ||||
| Y 0 | Y 0 | ||||||
| Z 0 | Z 0.5 |
Нажмите кнопку OK. На вопрос об удалении плоских элементов ответьте ДА.
Для того чтобы увидеть модель как твердое тело, нажмите на иконку View Style, расположенную на панели инструментов и выберите Solid.
Повернуть модель в изометрический вид можно, выполнив последовательность команд View/Rotate/Isometric / OK.
Для отображения только элементов нажмите кнопки Ctrl Q, отключите изображение всех примитивов All Entities Off
и включите изображение элементов Element,
нажмите кнопку Done.
На этом выполнение примера можно закончить.
Выполните последовательность команд Mesh/Between... После этого на экране появится окно:
Введите в соответствующих полях данные:
Property 1..plate
Mesh Size/#Nodes/Dir 1 11
Mesh Size/#Nodes/Dir 2 6
затем выберите OK
В появившимся окне:
Введите:
X 0
Y 0
Z 0
Нажмите OK.
В следующих окнах введите:
X 3, X 3, X 0,
Y 0, Y 1, Y 1,
Z 0, Z 0, Z 0,
Нажмите OK.
Изменить масштаб изображения и поместить его в центр окна можно, выполнив последовательность команд View (вид) Autoscale
(автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl?A.
Создайте цилиндрическую систему координат. В меню Model выберите Coord Sys…
ID: 3
Title: tube_coordinate
Method: XY Locate
Type: Cylindrical
Ok
Задайте начало системы координат:
X: Y: Z:
0 0 0 OK
Задайте направление X – ось.
X: Y: Z:
0 1 0 OK
Задайте направление XY – плоскость.
X: Y: Z:
0 0 1 OK
Cancel
Теперь создайте поверхность трубы.
В меню Geometry выберите Curve-Arc / Points…
Введите координаты точек:
X: Y: Z:
0 0.2 0 OK
X: Y: Z:
0.5 0.3 0 OK
X: Y: Z:
1.0 0.2 0 OK
Cancel
В меню Geometry выберите Surface/Revolve… в появившемся окне выберите кривую 1:
ID 1
Нажмите OK
В подтверждение ориентации оси вращения нажмите OK
Угол вращения: введите 180 OK
ID 4
Нажмите OK
В подтверждение ориентации оси вращения нажмите OK
Угол вращения: введите 180 OK / Cancel
В данном примере предлагается создать регулярную конечноэлементную сетку, привязанную к созанным поверхностям.
Для создания сетки в меню Mesh выберите команду Mesh Control/Mapped Divisions on Surface… В появившемся окне выберите Select All / OK. Далее
S t
Number of Element: 10 10
Bias: 1. 1. OK
Cancel
Mesh/Geometry/Surface… Select All OK Property: 1..tube; Node Param… Output Coordinate System: 3..tube_coordinate OK / OK.
Создание жесткого элемента в меню Model выберите Element… Выберите тип элемента: Type / Rigid / OK
В разделе Dependent выберите Nodes
Используя кнопку Shift, выберите все крайние правые узлы / OK / OK
На вопрос о создании независимого узла ответьте Да. В появившемся меню введите координаты узла
X: Y: Z:
1.1 0.05 0 OK / Cancel
Теперь можно перейти к генерации конечноэлементной сетки. При помощи команд Mesh (сетка) Mesh Control (управление сеткой) Size Along Curve
(размер вдоль кривой) активизируйте следующее диалоговое окно:
Выберите кривые пересечения куба с цилиндром с помощью мыши или введите следующее:
ID 23 More
ID 21 More
ID 24 More
ID 22 More
Нажмите OK
Введите количество элементов:
Number of Elements 12
Нажмите
OK
Нажмите
Cancel
(размер по умолчанию) активизируйте следующее диалоговое окно:
Введите 0.1 в поле Size (размер). Этим числом определяется размер конечного элемента, принимаемый генератором сетки по умолчанию. Нажмите OK. Теперь размер практически каждого автоматически генерируемого системой конечного элемента будет равен 0.1 дюйма.
Объедините полученную геометрию - выполните последовательность команд Geometry/Solid/Add… Select All / OK
Далее создайте конечноэлементную сетку на геометрической модели, выполнив последовательность команд Mesh/Geometry/Solids… и, нажав OK, что приведет к появлению окна с соответствующим названием:
В этом окне введите (или выберите из списка) 1 в поле данных Property
(идентификатор свойств элементов), затем нажмите OK. Начнется процесс автоматической генерации сетки, который может занять 5 - 45 секунд в зависимости от быстродействия компьютера. По окончании процесса будет сгенерирована конечноэлементная сетка.
Для отображения только конечноэлементной модели нажмите кнопки Ctrl Q, отключите изображение всех примитивов All Entities Off
и включите изображение элементов Element,
нажмите кнопку Done.
Геометрическая модель
Для создания шестигранника выберите в меню Geometry команду Curve-Line / Continuos… и по очереди вводите координаты вершин шестигранника лежащего в основании.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||||
| X 0.86 | X 0.86 | X 0.0 | X -0.86 | X -0.86 | X 0.0 | ||||||
| Y 0.5 | Y -.05 | Y -1 | Y -0.5 | Y 0.5 | Y 1.0 | ||||||
| Z 0 | Z 0 | Z 0 | Z 0 | Z 0 | Z 0 |
Каждый раз после ввода координат точки нажимайте OK, введя координаты последней точки, нажмите Cancel, в ответ появится предложение замкнуть кривую, нажмите “Да”.
Может случиться так, что изображение кривой будет неполным. В этом случае изменить масштаб изображения, и поместить его в центр окна можно выполнив последовательность команд View (вид) Autoscale (автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl?A.
Для создания внутреннего отверстия в меню Geometry выберите команду Curve-Circle/Center… В ответ на запрос ввести координаты центра окружности введите значения X=0; Y=0; Z=0 OK. Радиус: 0.6 OK Cancel.
Теперь есть граница, на которой можно построить поверхность. В меню Geometry выберите Boundary Surface… Select All/OK, а затем Cancel
Модификация изображения модели на экране
и Load-Force, затем нажмите Done. Нажмите OК.
Отключение изображения рабочей плоскости: войдите в меню Tools Workplane, отключите Draw Workplane, нажмите кнопку Done… далее выполните команды View Redraw или нажмите Ctrl D.
Модификация положения двутавров.
Для того чтобы сделать модель правильной, Вы должны произвести смещение нейтральной линии bar (балочных) элементов. Выполните последовательность команд Modify/Update Elements/Offset…, нажмите Method и выберите Type. Далее выберите:
Нажмите OK.
В появившемся окне
выберите:
Update End A и Set EndB = EndA
Нажмите OK.
Произведите смещение на величину –1.05, введите в появившееся окно следующее:
Для просмотра сделанной операции, Вы можете повернуть модель, выполнив последовательность команд View / Rotate / Isometric.
После просмотра сделанных изменений нажмите XY Top, затем нажмите OK.
Обработка результатов расчета
После завершения расчета можно проводить обработку полученных результатов. В появившемся окне “Message Review”
вы можете нажать Show Details, для просмотра информации о расчете, или нажмите Continue для продолжения.
После завершения процесса расчета можно проводить обработку полученных результатов. В появившемся окне "Message Review" вы можете нажать Show Details, для просмотра информации о расчете, или нажмите Continue для продолжения.
После завершения процесса расчета можно проводить обработку полученных результатов. В появившемся окне “Message Review”
вы можете нажать Show Details, для просмотра информации о расчете, или нажмите Continue для продолжения.
После завершения процесса анализа можно проводить обработку полученных результатов. В появившемся окне “Message Review”
вы можете нажать Show Details, для просмотра информации о расчете, или нажмите Continue для продолжения.
После завершения процесса расчета можно проводить обработку полученных результатов. В появившемся окне “Message Review” вы можете нажать Show Details, для просмотра информации о расчете, или нажмите Continue для продолжения.
После завершения процесса анализа можно проводить обработку полученных результатов. В появившемся окне “Message Review” вы можете нажать Show Details, для просмотра информации о расчете, или нажмите Continue для продолжения.
Нажмите OK.
Описание свойств конечных элементов
(свойства), войдите в диалоговое окно “ Define Property ”, введите:
Title solid
затем нажмите Elem/Property Type и выберите:
Volume Elements Solid / OK
Введите
1 в поле данных Material. Это указывает на то, что элементам приписываются физико-механические свойства материала с идентификатором 1. По другому это можно сделать, просмотрев имеющиеся типы материалов при помощи нажатия на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка нужный.
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов, а затем Cancel
для выхода из меню.
Следующий шаг - описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model
(модель) Property
(свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:
Title prop_1
затем нажмите Elem/Property Type и выберите:
Line Elements Bar
Нажмите OK
Введите следующие данные:
H 0.2
Width 0.1
Thickness 0.01
Нажмите Draw Section
Нажмите
OK.
Введите:
Y Shear Area: 0
X Shear Area: 0
Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка 1..mat_1.
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов, а затем Cancel
для выхода из меню.
Следующий шаг - описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model
(модель) Property
(свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:
По умолчанию система предлагает определять свойства оболочечных элементов.
Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка 1..mat_1. Введите толщину пластины:
Thickness, Tavg or T1 0.1
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов.
Следующим шагом задайте свойства двутавра, введите:
затем нажмите Elem/Property Type и выберите:
Line Elements Bar
Нажмите OK.
Затем нажимаете Shape... и выбираете Shape I-Beam or Wide Flange (W) Section:
Введите следующие данные:
H 2
Width, Top 1
Width, Bottom 1
Thick, Bottom 0.1
Thickness 0.1
Orientation Direction (y) Up
Нажмите
OK.
Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка 1..mat_1.
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов, а затем Cancel
для выхода из меню.
Следующий шаг - описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model
(модель) Property
(свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:
затем нажмите Elem/Property Type и выберите:
rod (задание свойств стержневых элементов) OK.
Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка 1..Stainless Steel_SI. Введите площадь поперечного сечения:
Area, A 0.01
Нажмите OK, а затем Cancel
(свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:
Title solid
затем нажмите Elem/Property Type и выберите:
Volume Elements Solid
Нажмите
OK.
Введите 1 в поле данных Material. Это указывает на то, что элементам приписываются физико-механические свойства материала с идентификатором 1. По другому это можно сделать, просмотрев имеющиеся типы материалов при помощи нажатия на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка нужный материал.
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов, а затем Cancel
для выхода из меню.
Следующий шаг - описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model
(модель) Property
(свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:
Title prop_1
затем нажмите Elem/Property Type и выберите:
Line Elements Bar
Нажмите
OK.
и выбрав из появившегося списка 1..mat_1.
Затем нажмите Shape... и выберите Shape Rectangular Bar:
Введите следующие данные:
H 0.05
Width 0.05
Нажмите OK.
Введите:
Y Shear Area: 0.0025
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов, а затем Cancel для выхода из меню.
Следующий шаг - описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model
(модель) Property
(свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:
нажмите Elem/Property Type и выберите:
plate (задание свойств для плоских оболочечных элементов). По умолчанию система предлагает определять свойства для элементов именно такого типа.
Plane Elements Plate
Нажмите ОК
Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка 1..mat_1. Введите толщину пластины:
Thickness, Tavg or T1 0.001
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов, а затем Cancel.
Следующий шаг - описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model
(модель) Property
(свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:
Title tube
Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material,
и выбрав из появившегося списка 1..mat_1. Введите толщину пластины:
Thickness, Tavg or T1 0.001
Нажмите ОК для подтверждения выбора свойств элементов.
Построение изображения деформированного состояния и эпюр моментов
(выбор), выберите флажок Deform
(деформированное состояние) в разделе “Deformed Style” (стиль изображения деформированного состояния) и Beam Diagram в разделе “Contour Style” (стиль заливки). Войдите в меню Deformed and Contour Data и откройте при помощи соответствующей стрелки список “Deformation” (деформации) раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку T2 Translation, что соответствует перемещениям в направлении оси Y, в “Contour” выберите 3000 Bar EndA Plane1 Moment,
что соответствует моментам на концах А балочных элементов, и дважды нажмите ОК. На экране появится изображение деформированного состояния.
Аналогичным образом можно построить эпюры напряжений и перемещений.
Войдите в меню View (вид) Select (выбор), пометьте строку Deform (деформированное состояние) в разделе “Deformed Style” (стиль изображения деформированного состояния). Войдите в меню Deformed and Contour Data и откройте при помощи соответствующей стрелки список “Deformation” (деформации) раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку
1..Total Translation, что соответствует суммарным векторам перемещений, и дважды нажмите ОК. На экране появится изображение деформированного состояния.
Выключите отображение граничных условий и их меток. Войдите в меню View Options, нажмите Quick Options, и в появившемся окне нажмите Labels Off, отключите также вывод граничных условий и нагружения, т.е. отключите Constraint
и Load-Pressure, затем нажмите Done. Нажмите OК.
Отключение изображения рабочей плоскости: войдите в меню Tools Workplane, отключите Draw Workplane и нажмите кнопку Cancel… далее выполните команды View Redraw или нажмите Ctrl D.
Обратите внимание, что деформированная сетка, изображенная белым цветом, показана совместно с исходной сеткой, которая изображается синим цветом. Перемещения будут хорошо видны, если развернуть изображение модели в пространстве. Чтобы сделать это войдите в меню View (вид) Rotate
(поворот), выберите в появившемся окне тип изображения Dimetric (диметрия) и нажмите ОК. Изображение модели развернется таким образом, что перемещения будут хорошо видны.
Войдите в меню View (вид) Select (выбор), пометьте строку Deform (деформированное состояние) в разделе “Deformed Style” (стиль изображения деформированного состояния). Войдите в меню Deformed and Contour Data и откройте при помощи соответствующей стрелки список “Deformation” (деформации) раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку
Total Translation, что соответствует суммарным векторам перемещений, и дважды нажмите ОК. На экране появится изображение деформированного состояния.
Войдите в меню View (вид) Select (выбор), пометьте строку Deform (деформированное состояние) в разделе “Deformed Style” (стиль изображения деформированного состояния) и Beam Diagram в разделе “Contour Style” (стиль заливки). Войдите в меню Deformed and Contour Data и откройте при помощи соответствующей стрелки список “Deformation” (деформации) раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку Total Translation, что соответствует суммарным векторам перемещений, в “Contour” выберите 3000 Bar EndA Plane1 Moment,
что соответствует моментам на концах А балочных элементов, и дважды нажмите ОК. На экране появится изображение деформированного состояния.
Аналогичным образом можно построить эпюры напряжений и перемещений.
Теперь не будем учитывать сдвиг в модели.
В меню Modify выберите Edit / Property… OK
Y Shear Area: 0
OK
Проведите расчет заново и сравните полученные результаты с имеющимися.
Войдите в меню View (вид) Select (выбор), пометьте строку Deform (деформированное состояние) в разделе “Deformed Style” (стиль изображения деформированного состояния). Войдите в меню Deformed and Contour Data и в окне Output Set выберите 2..Eigenvalue 1 62975.73, что соответствует первой форме потери устойчивости. Откройте при помощи соответствующей стрелки список “Deformation” (деформации) раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку Total Translation, что соответствует суммарным векторам перемещений, обратите внимание на величину Set Value, которая соответствует величине l
(отношению критической нагрузки к действующей)
Дважды нажмите ОК. На экране появится изображение деформированного состояния. Аналогичным образом выведите на экран третью форму потери устойчивости.
Построение изображения напряженно-деформированного состояния
Войдите в меню View (вид) Select (выбор), пометьте строку Deform (деформированное состояние) в разделе “Deformed Style” (стиль изображения деформированного состояния) и строку Contour в разделе “Contour Style”. Войдите в меню Deformed and Contour Data и откройте при помощи соответствующей стрелки список “Deformation” (деформации) раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку
1..Total Translation,
что соответствует суммарным векторам перемещений, откройте список “Contour” раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку 7033..Plate Top VonMises Stress, что соответствует эквивалентным напряжениям по критерию Мизеса на верхней поверхности оболочечных элементов, и дважды нажмите ОК. На экране появится изображение напряженно-деформированного состояния.
Отключение изображения рабочей плоскости: войдите в меню Tools Workplane, отключите Draw Workplane, нажмите кнопку Done… далее выполните команды View Redraw или нажмите Ctrl D.
Построение изображения напряженного состояния
Войдите в меню View (вид) Select (выбор), пометьте строку Contour в разделе “Contour Style”. Войдите в меню Deformed and Contour Data
и откройте при помощи соответствующей стрелки список “Contour” раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку 7033..Plate Top VonMises Stress
(что соответствует эквивалентным напряжениям по критерию Мизеса на верхней поверхности оболочечных элементов) и дважды нажмите ОК. На экране появится изображение деформированного состояния.
Построение тонкостенной конструкции
Entity ID block
Выберите OK.
Выберите номер удаляемой грани:
ID 1 to 1 by 1
Нажмите
OK.
Толщина оболочки:
Thickness 0.125
Выберите OK.
моделирование объемной детали
Цель данного примера – научиться создавать объемные модели конструкций.
линейный статический анализ консольной балки
В настоящем примере описаны методы формирования модели консольной балки длиной 5 метров с одно-замкнутым прямоугольным сечением, со сторонами 0,2 и 0,1 м. и толщиной стенки 0,001 м. В качестве нагружения задается сила величиной 1000 Н, приложенная к свободному концу. В результате расчета необходимо определить напряженно-деформированное состояние конструкции.
В примере используются единицы измерения системы СИ.
статический анализ напряженно-деформированного состояния подкрепленной пластины
В настоящем примере описаны методы формирования модели квадратной пластины со стороной 20 дюймов, подкрепленной двутаврами, имеющими размеры 2 дюйма высотой и 1 дюйм шириной, толщина стенки – 0,1 дюйм. Пластина выполнена из стали толщиной 0.1 дюйма. Модель предполагается опертой по своему наружному краю, а в качестве нагружения задается давление величиной 0,5 psi (фунт секунда / дюйм2). Пластина моделируется оболочечными элементами. В результате расчета вычисляется напряженно-деформированное состояние конструкции.
В настоящем примере используются английские единицы измерения: размеры - в дюймах, силы - в фунтах, а время - в секундах. Обратите внимание на то, что MSC/NASTRAN for Windows предполагает использование согласованной системы единиц измерения. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы в одной модели не происходило их смешения (например, использование сантиметров и метров в одной задаче недопустимо).
Для успешного формирования модели, ее расчета и обработки полученных результатов следуйте приведенному ниже описанию. Вводимые величины, команды и выбираемые позиции меню выделены в тексте жирным шрифтом.
статический анализ напряженно-деформированного состояния ферменной конструкции
В данном примере необходимо создать конечноэлементную модель ферменной конструкции при помощи ROD элементов MSC/NASTRAN и провести линейный статический анализ напряженно-деформированного состояния конструкции.
Для успешного формирования модели, ее расчета и обработки полученных результатов следуйте приведенному ниже описанию. Вводимые величины, команды и выбираемые позиции меню выделены в тексте жирным шрифтом.
моделирование объемной детали
Цель данного примера – научиться создавать объемные модели конструкций методом выдавливания плоских элементов в объемные.
учет коэффициента сдвига в элементах типа BAR.
В данном примере необходимо создать модель балки элементами BAR и провести сравнительные расчеты с учетом коэффициента сдвига и без.
пластина переменной толщины.
В данном примере необходимо создать геометрическую модель пластины, ее конечноэлементную модель и использовать функцию для моделирования переменной толщины.
создание модели с применением “абсолютно жестких” элементов.
В данном примере необходимо создать конечноэлементную модель из оболочечных элементов, создать “абсолютно жесткие” элементы и провести линейный статический расчет напряженно-деформированного состояния конструкции.
анализ устойчивости консольной балки
В настоящем примере описаны методы проведения расчета устойчивости балки, работающей на сжатие при малых возмущениях.
В примере используются единицы измерения системы СИ.
Просмотр текстовой информации о результатах анализа.
В появившемся окне вместо All Vectors выберите 3..T2 Translation.
Нажмите OK.
Чтобы получить значения напряжений выполните последовательность команд List/Output/Unformatted…, нажмите Select All, затем нажмите OK.
В появившемся окне вместо All Vectors выберите 3109..Bar EndA Max Comb Stress.
Нажмите OK.
Скругление углов
ID 1 to 12 by 1
Выберите
OK.
Radius 0.125 OK
Ваша модель должна выглядеть, как показано на рисунке:
Сохранение сформированной модели
Запишите модель на диск при помощи меню File (файл) Save (сохранить), введите имя файла: Prim_2 нажмите кнопку Save (сохранить).
Запишите модель на диск при помощи меню File (файл) Save (сохранить), введите имя файла: prim_6 и нажмите кнопку Save (сохранить).
Создание элементов
В меню Model выберите Element… В появившемся окне выберите тип элементов – Rod (кнопка Type…) и последовательно введите номера узлов. Не забудьте ввести имя свойств:
Property 1..Rod
затем нажмите OK.
Аналогичным образом, выбирая мышкой нужные узлы, создайте остальные элементы фермы. Для выхода из меню нажмите YES
Создание нагрузки
Задание нагрузки завершает формирование конечноэлементной модели. Для задания нагружения войдите в меню Model
(модель) Load (нагрузка) Set (вариант нагружения). Введите заголовок (например, “load_1”) в поле Title и нажмите ОК. Затем выполните последовательность команд Model
(модель) Load (нагрузка) Nodal (приложенная к узлам). На экране появится соответствующее диалоговое окно.
Выберите с помощью мыши или введите:
нажмите ОК.
В появившемся диалоговом окне выберите Force и введите величину действующей силы по оси Y:
FY -1000
нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Задание нагружения завершает формирование конечноэлементной модели. В нашем случае нагрузка представляет собой давление величиной 0,5 psi. Для определения величины нагружения войдите в меню Model (модель) Load Set (вариант нагружения). Введите заголовок (например, “pressure_loading”) в поле Title и нажмите ОК. Затем выполните последовательность команд Model/Load/Elemental..
На экране появится соответствующее диалоговое окно.
В данном окне нажмите Select All, затем нажмите ОК.
Выберите Pressure и введите:
Pressure Value 0.5
Нажмите
OK.
В окне:
введите:
Face 2
и нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Для определения величины нагружения войдите в меню Model (модель) Load Set (вариант нагружения). Введите заголовок (например, “load_1”) в поле Title
и нажмите ОК. Затем выполните последовательность команд Model/Load/Nodal...
Выберите все верхние узлы (5,6,7), затем нажмите ОК.
В окне:
Выберите Force и введите:
FX -1300
FY -1500
Нажмите OK, а затем Cancel
Задание нагрузки завершает формирование конечноэлементной модели. Для задания нагружения войдите в меню Model
(модель) Load (нагрузка) Set (вариант нагружения). Введите заголовок (например, “load_1”) в поле Title и нажмите ОК. Затем выполните последовательность команд Model
(модель) Load (нагрузка) Nodal (приложенная к узлам). На экране появится соответствующее диалоговое окно.
Выберите с помощью мыши или введите:
ID 11
нажмите ОК.
В появившемся диалоговом окне выберите Force и введите величину действующей силы по оси Y:
FY -1000
нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Задание нагрузки завершает формирование конечноэлементной модели. Для задания нагружения войдите в меню Model
(модель) Load (нагрузка) Set (вариант нагружения). Введите заголовок (например, “load_1”) в поле Title и нажмите ОК. Затем выполните последовательность команд Model
(модель) Load (нагрузка) Nodal (приложенная к узлам). На экране появится соответствующее диалоговое окно.
Выберите с помощью мыши узел в вершине жесткого элемента или введите:
ID 243
нажмите ОК.
В появившемся диалоговом окне выберите Force и введите величину действующей силы по оси X:
FX -1000
нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Создание новой нагрузки
и нажмите ОК. Затем выполните последовательность команд Model
(модель) Load (нагрузка) Nodal (приложенная к узлам). На экране появится соответствующее диалоговое окно.
Выберите с помощью мыши или введите:
ID 11
нажмите ОК.
В появившемся диалоговом окне выберите Force и введите величину действующей силы по оси X:
FX -1
нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Далее выполните команды View Redraw или нажмите Ctrl D.
Создание отверстия
Отверстие создается путем создания цилиндра и последующего вычитания его из куба. Выполните последовательность команд Geometry/Solid/Primitives…, в появившимся окне введите:
Material New Solid
Title hole
Начало системы координат (Origin):
X 0
Y 0
Primitive Cylinder
Radius 0.125
Height 1 / OK
Для выполнения операции вычитания выполните последовательность команд Geometry/Solid/Remove…
Выберите основное твердое тело:
Entity ID 1..block
Нажмите OK
Выберите вычитаемое твердое тело:
ID 2
Нажмите OK
Для создания цилиндра, распложенного на одной из граней куба, необходимо повернуть рабочую плоскость таким образом, чтобы он располагался на этой грани. Выполните последовательность команд Tools / Workplane
под Move Plane выберите Rotate. Затем задайте ось вращения: нажмите на Methods и выберете Points. Выберите точки как показано на рисунке:
Base Point ID: 7
Tip Point ID: 8
Нажмите OK
Задайте угол поворота:
Rotation Angle: 90
Нажмите OK
Обновите изображение на экране, выполнив последовательность команд View / Regenerate .
Создание уравнения, описывающего изменение толщины пластины.
В меню Modify выберите Update Elements/Adjust Plate… в появившемся окне нажмите Select All / OK после чего появится новое окно, в котором следует установить:
Method: Equation or Constant
ID Variable: i
Value: 0.001+0.1*XND(!i)
Где XND – координата i-го узла
 |
Update: Thickness
OK
Для того чтобы показать на экране пластину с переменной толщиной выберите команду Options… в меню View, в появившемся окне выберите Category/Labels, Entities and Color, в окне Options выберите Element-Orientation/Shape, в окне Element Shape выберите 1..Show Fiber Thickness OK
В меню View Style выберите Solid
В меню View / Rotate выберите Trimetric / OK
Теперь видно, что толщина пластины равномерно увеличивается.
Создание узлов
В меню Model выберите команду Node… В появившемся окне последовательно введите координаты всех узлов.
Введите:
X 0
Y 0
Z 0
Нажмите OK.
В следующих окнах введите:
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||||||
| X 192 | X 384 | X 576 | X 96 | X 288 | X 480 | ||||||
| Y 0 | Y 0 | Y 0 | Y 144 | Y 144 | Y 144 | ||||||
| Z 0 | Z 0 | Z 0 | Z 0 | Z 0 | Z 0 |
Нажмите Cancel.
Изменить масштаб изображения и поместить его в центр окна можно, выполнив последовательность команд View (вид) Autoscale
(автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl?A.
Выполнение примера
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).
Для успешного формирования модели следуйте приведенному ниже описанию. Вводимые величины, команды и выбираемые позиции меню выделены в тексте жирным шрифтом. Для пользователей, не владеющих английским языком, после команд в скобках дан их русский смысловой перевод
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).
Выполнение работы
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model
(новая модель).
Запустите систему MSC/NASTRAN for Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите файл Prim_2 выберите команду Open (открыть существующую модель).
Выполнение расчета
В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File (файл) Analyze
(анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Analysis Control”) и выберите тип расчета, варианты нагружения и закрепления, как показано на рисунке:
Нажмите OK. Нажмите YES
на вопрос о сохранении модели. Запустится процесс выполнения конечноэлементного расчета. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера.
В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File (файл) Analyze
(анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Analysis Control”) и выберите тип расчета, варианты нагружения и закрепления и нажмите Advanced.
В появившемся окне введите:
Problem ID: Stiffened Plate
Нажмите OK.
Applied Load
Element Force
Дважды
нажмите OK.
При запросе о сохранении модели – ответьте Yes, введите имя файла Prim_3, Save.
Запустится процесс выполнения конечноэлементного анализа. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера.
В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File (файл) Analyze
(анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Analysis Control”):
Нажмите OK. Нажмите YES
на вопрос о сохранении модели. Введите имя файла Prim_4 Save. Запустится процесс выполнения конечноэлементного расчета. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера.
В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File (файл) Analyze
(анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Analysis Control”):
Нажмите OK. Нажмите YES на вопрос о сохранении модели. Запустится процесс выполнения конечноэлементного расчета. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера.
В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File (файл) Analyze
(анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Analysis Control”):
Нажмите OK. Нажмите YES на вопрос о сохранении модели. Запустится процесс выполнения конечноэлементного расчета. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера.
В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File (файл) Analyze
(анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Analysis Control”):
В окне Analysis Type (тип расчета) выберите 7..Buckling (устойчивость), Number of Eigenvalues (число собственных значений) 3, нажмите OK. Нажмите YES на вопрос о сохранении модели. Запустится процесс выполнения расчета. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера.
Задание граничных условий
В появившемся окне в поле Title (заголовок) задайте произвольный заголовок для данного варианта граничных условий (например, “constraint_1”) и нажмите ОК. Затем войдите в меню Model (модель) Constraint (граничные условия) Nodal
(в узлах). На экране появится окно с запросом номеров узлов, для которых будут задаваться граничные условия:
Введите 1 в поле ID
(идентификационный номер первого узла в ряду узлов), затем нажмите ОК. В результате появится диалоговое окно, озаглавленное “Create Nodal Constraints/DOF” (задание узловых граничных условий по степеням свободы):
Чтобы задать граничные условия, моделирующие заделку балки, выберите команду Fixed (жесткое закрепление) и нажмите ОК. В результате соответствующие граничные условия будут заданы в узле с номером 1.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Теперь необходимо задать граничные условия, моделирующие шарнирное опирание пластины по внешнему ее контуру. С этой целью войдите в меню Model (модель) Constraint
(граничные условия) Set (вариант).
В появившемся окне в поле Title
(заголовок) задайте произвольный заголовок для данного варианта граничных условий (например, “constraint”) и нажмите ОК. Затем войдите в меню Model (модель) Constraint (граничные условия) Nodal (в узлах). На экране появится окно с запросом номеров узлов, для которых будут задаваться граничные условия:
 |
Введите в поле ID номера узлов 144 More, 13 More, 154 More, 198 More, затем нажмите ОК. В результате появится диалоговое окно, озаглавленное “Create Nodal Constraints/DOF” (задание узловых граничных условий по степеням свободы):
Чтобы задать граничные условия, моделирующие шарнирное опирание, выберите команду Pinned
(шарнирное закрепление, разрешены только повороты) и нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Теперь необходимо задать граничные условия, моделирующие закрепление фермы. С этой целью войдите в меню Model (модель) Constraint (граничные условия) Set (вариант).
В появившемся окне в поле Title
(заголовок) задайте произвольный заголовок для данного варианта граничных условий (например, “constraint_1”) и нажмите ОК. Затем войдите в меню Model (модель) Constraint
(граничные условия) Nodal (в узлах). На экране появится окно с запросом номеров узлов, для которых будут задаваться граничные условия:
Введите в поле ID номер узла 1, затем нажмите ОК. В результате появится диалоговое окно, озаглавленное “Create Nodal Constraints/DOF” (задание узловых граничных условий по степеням свободы):
Зафиксируйте перемещения TX и TY, нажмите ОК. Введите в поле ID номер узла 4, затем нажмите ОК. Зафиксируйте перемещения TY, нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Теперь необходимо задать граничные условия, моделирующие заделку. С этой целью войдите в меню Model (модель) Constraint
(граничные условия) Set (вариант).
В появившемся окне в поле Title (заголовок) задайте произвольный заголовок для данного варианта граничных условий (например, “constraint_1”) и нажмите ОК. Затем войдите в меню Model (модель) Constraint (граничные условия) Nodal
(в узлах). На экране появится окно с запросом номеров узлов, для которых будут задаваться граничные условия:
Введите 1 в поле ID
(идентификационный номер первого узла в ряду узлов), нажмите ОК. В результате появится диалоговое окно, озаглавленное “Create Nodal Constraints/DOF” (задание узловых граничных условий по степеням свободы):
Чтобы задать граничные условия, моделирующие заделку балки, выберите команду Fixed (жесткое закрепление) и нажмите ОК. В результате соответствующие граничные условия будут заданы в узле с номером 1.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Теперь необходимо задать граничные условия, моделирующие шарнирное опирание пластины по внешнему контуру. С этой целью войдите в меню Model (модель) Constraint
(граничные условия) Set (вариант).
В появившемся окне в поле Title
(заголовок) задайте произвольный заголовок для данного варианта граничных условий (например, “constraint”) и нажмите ОК. Затем войдите в меню Model (модель) Constraint (граничные условия) Nodal (в узлах). На экране появится окно с запросом номеров узлов, для которых будут задаваться граничные условия:
Используя кнопку Shift, выберите все крайние левые узлы, затем нажмите ОК. В результате появится диалоговое окно, озаглавленное “Create Nodal Constraints/DOF” (задание узловых граничных условий по степеням свободы):
Чтобы задать граничные условия, моделирующие шарнир, выберите команду Pinned
(шарнирное закрепление, разрешены повороты) и нажмите ОК.
Для выхода из меню нажмите Cancel.
Задание граничных условий. Создание нагрузки.
Целью данного примера не является проведение расчета, поэтому граничные условия и нагрузки задаваться не будут.
Задание свойств материала
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 30e6
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 0.282
Заметьте, что в данном примере все параметры заданы в английских единицах измерения. Плотность является массовой плотностью (поделена на ускорение свободного падения) и задана в единицах “фунт×сек/дюйм4”. Обратите внимание также и на то, что этому набору свойств материала присвоен идентификатор (ID) 1. Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 7.1e10
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 2.65e4
Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 10.3e6
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 0.101
Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Выберите последовательность команд Model
(модель) Material
(материал), после чего активизируется диалоговое окно “Define Isotropic Material” (задание изотропного материала), в котором можно задать необходимый набор физико-механических свойств требуемого материала. Обратите внимание, что по умолчанию предлагается определение свойств для изотропного материала.
Введите:
Title Stainless Steel_SI
Youngs Modulus 2.1e11
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 7700
Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Выберите последовательность команд Model
(модель) Material
(материал), после чего активизируется диалоговое окно “Define Isotropic Material” (задание изотропного материала), в котором можно задать необходимый набор физико-механических свойств требуемого материала. Обратите внимание, что по умолчанию предлагается определение свойств для изотропного материала.
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 30e6
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 0.282
Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Выберите последовательность команд Model
(модель) Material
(материал), после чего активизируется диалоговое окно “Define Isotropic Material” (задание изотропного материала), в котором можно задать необходимый набор физико-механических свойств требуемого материала. Обратите внимание, что по умолчанию предлагается определение свойств для изотропного материала.
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 7Е10
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 2700
Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Выберите последовательность команд Model
(модель) Material
(материал), после чего активизируется диалоговое окно “Define Isotropic Material” (задание изотропного материала), в котором можно задать необходимый набор физико-механических свойств требуемого материала. Обратите внимание, что по умолчанию предлагается определение свойств для изотропного материала.
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 7E10
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 2700
Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Выберите последовательность команд Model
(модель) Material
(материал), после чего активизируется диалоговое окно “Define Isotropic Material” (задание изотропного материала), в котором можно задать необходимый набор физико-механических свойств требуемого материала. Обратите внимание, что по умолчанию предлагается определение свойств для изотропного материала.
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 7E10
Poisson’s ratio 0.3
Mass Density 2700
Нажмите OK для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.
Запись геометрической модели
С целью предотвращения случаев потери информации при построении сложных моделей, рекомендуется периодически записывать модель в файл. Хотя, в данном случае, модель не является сложной, а количество выполненных операций не слишком велико, рассмотрим на приведенном ниже примере, как это делается.
Для того чтобы записать модель, надо выполнить команды File (файл) Save (сохранить). При этом на экране появится диалоговое окно озаглавленное “File Save As” (сохранить как) с запросом имени файла. Это окно появляется потому, что запись в файл в нашем случае еще ни разу не производилась, и у него нет имени. Введите имя, например Prim1.mod (расширение можно не задавать, оно будет присвоено автоматически), в поле File Name
(имя файла) и выберите команду Save (сохранить) для подтверждения записи модели в файл с именем “Prim1.mod”. Обратите внимание, что расширение имени файла “mod” является в MSC/NASTRAN for Windows стандартным расширением для файлов, содержащих в себе модели. После записи файла его имя появляется в самой верхней строке экрана. В следующий раз, при выполнении операции сохранения, модель будет автоматически записываться в файл с этим именем.
