FEMAP. Урок 1. Расчет кронштейна на продольный изгиб.

        В этом первом примере вы определите разрывное усилие для простого кронштейна, на один из концов которого действует сосредоточенная нагрузка. Несмотря на то, что кронштейн является твердым телом, для расчета он будет представлен в виде конечноэлементной тонкостеной оболочки, закрепленной у основания и нагруженной на тонком конце.

Вы рассмотрите процесс анализа в FEMAP в целом, разделяя анализ на следующие шаги:

• импорт геометрии кронштейна
• построение конечно-элементной сетки
• приложение ограничений и нагрузок
• расчет модели с использованием решателя NX Nastran
• обработку результатов расчета (постпроцессинг)

Импорт геометрии

Что делать:

Импортируйте файл нейтрального формата FEMAP, содержащий геометрию кронштейна.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		File, New
2.		File, Import, FEMAP Neutral
3.		Диалоговое окно Read Model from FEMAP Neutral Перейдите к папке Examples в папке с установленным FEMAP
4.		File name: Bracket.NEU Open Диалоговое окно Neutral File Read Options OK

Построение конечно-элементной сетки

Первым шагом при построении КЭ-сетки будет определение свойств и материала для элементов. Далее вы построите сетку для поверхностей.

Определение свойств и материала

Свойство “shell” (оболочка) определяет толщину материала, как отступ внешней и внутренней поверхности детали от срединной поверхности оболочки.

Что делать:

Определите свойства элементов оболочки

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Model, Property
2.		Диалоговое окно Define PLATE Property Elem/Prop Type
3.		Диалоговое окно Element/Property Type Plane Elements: Plate OK
4.		Диалоговое окно Define PLATE Property Title: Shell
		Обратите внимание: поле Title может содержать до 79 символов в FEMAP версии 9.3 и выше.
5.		Property Values: Thicknesses: 0.1
6.		OK Yes (Нажмите, чтобы создать материал)
		Обратите внимание: вы создали свойство, но вам также необходимо определить ассоциированный материал. Следующие шаги показывают, как выбрать стандартный материал из библиотеки FEMAP
7.		Диалоговое окно Define Material – ISOTROPIC Load
8.		Диалоговое окно Select from Library Выберите AISI 4340 Steel
9.		OK, then... Диалоговое окно Define Material - ISOTROPIC OK, then... Диалоговое окно Define PLATE Property OK, then Cancel
		Примечание: после того, как вы определили первое свойство, FEMAP автоматически предложит вам определить следующее свойство. Чтобы прекратить выполнение команды определения свойств, нажмите Cancel. В дальнейшем, вам нужно будет нажать Cancel чтобы прекратить выполнение любой команды создания объекта.

Построение конечно-элементной сетки

Геометрия, которую вы импортировали, - это каркасное представление срединных поверхностей детали. Чтобы создать конечные элементы в FEMAP, вам понадобится определить области, или «границы», для которых вам нужно построить КЭ-сетку. Вам также придется указать, сколько элементов вы желаете разместить вдоль границ областей. По умолчанию всей геометрии присваивается интервал разбиения 1.0. Если вы строите сетку для детали без указания более мелкого размера элементов, ваша сетка будет слишком грубой для получения достоверных результатов.

По умолчанию, модель отображается в каркасном виде. После того, как вы создали сетку, лучше переключиться к виду “Free Edge” (свободные ребра) и убедиться, что вы построили для этой детали сплошную сетку. Если же это не так, вы можете использовать проверку “Coincident Nodes” (совпадающие узлы) и обьединить совпадающие узлы на стыке двух областей.

Что делать:

Создайте пограничные поверхности для обеих областей модели.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Boundary Surface, From Curves
2.		Диалоговое окно Entity Selection Выберите четыре кривых, ограничивающих одну из областей модели (см. рисунок ниже), и нажмите OK
4.		Выберите четыре кривых, ограничивающих вторую область модели (см. рисунок ниже) OK Cancel
		Обратите внимание: теперь у вас должно быть две новые пограничные поверхности.

Что делать:

Определите размер размер ячейки конечно-элементной сетки.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Mesh, Mesh Control, Size on Surface
2.		Диалоговое окно Entity Selection Select All OK
3.		Диалоговое окно Automatic Mesh Sizing Element Size: 0.3 OK Cancel

Что делать:

Постройте конечно-элементную сетку для поверхностей.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Mesh, Geometry, Surface
2.		Диалоговое окно Entity Selection ID: 1 OK
3.		Диалоговое окно Automesh Surfaces Нажмите кнопку “More Options”
4.		Свойство Shell
5.		В диалоговом окне “Automesh Surfaces” на вкладке “Node Options” отключите опцию “Connect Edge Nodes”
		Обратите внимание: “Connect Edge Nodes” – это полезная опция, которую обычно лучше использовать. В этом примере она отключается для того, чтобы создать сетку, которая не будет сплошной. Это позволит вам увидеть, как модель изображается в виде “Free Edge” и позже в упражнении использовать команду “Tools, Check, Coincident Nodes”.
6.		OK
7.		Mesh, Geometry, Surface
8.		Диалоговое окно Entity Selection ID: 2 OK
9.		Диалоговое окно Automesh Surfaces OK

Что делать:

Используйте вид “Free Edge” для отображения модели на экране.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.	F5 key	View Select Примечание: вы также можете использовать иконку “View Select” на панели инструментов или команду “View, Select”
2.		Диалоговое окно View Select Model Style: Free Edge OK
		Обратите внимание: Сейчас на экране отображаются только свободные ребра модели. Как и ожидалось, все ребра вдоль внешней границы модели - свободные. Также, свободные ребра расположены на стыке частей детали, вдоль линии, разделяющей области. Это указывает на присутствие дублированных узлов, каждый из которых соединен с элементом оболочки только по одну сторону от ребра. Примечание: если вы выбрали все поверхности и использовали их для построения сетки вместе, полученные сетки для разных поверхностей будут соединены.

Что делать:

Найдите совпадающие узлы и обьедините их.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Tools, Check, Coincident Nodes
2.		Диалоговое окно Entity Selection Select All OK
3.		Диалоговое окно Check/Merge Coincident Options: Merge Coincident Entities OK
		Обратите внимание: диалоговое окно Check/Merge Coincident содержит опцию “Preview Coincident”. Если эта опция активна, FEMAP будет работать в режиме, позволяющем подсвечивать узлы, которые будут сохранены (“Kept”), обьединены (“Merged”) или к которым будут применены оба варианта одновременно (“Both”). Нажав “Done”, вы выполните операцию с заданными опциями (например, вывести список совпадающих узлов на панели сообщений, выполнисть обьединение узлов, создть соответствующую группу)
4.		Window, Regenerate
5.	F5 key	View Select
6.		Диалоговое окно View Select Model Style: Draw Model OK

Приложение ограничений и нагрузок

Здесь вы укажете, какие ограничения и нагрузки действуют на модель. Поскольку большинство деталей и систем деталей могут быть закреплены и нагружены множеством различных способов, FEMAP использует наборы для управления ограничениями и нагрузками.
Для начала вы создадите набор ограничений. После этого вы закрепите все узлы основания модели.
Далее, вы создадите набор нагрузок и приложите нагрузку в 100 фунтов к концу кронштейна. При расчете продольного изгиба это - действующая нагрузка, поэтому решатель возвращает собственное значение потери устойчивости. Это значение умножено на приложенную нагрузку для получения критическоq продольной нагрузки.

Приложение ограничений

Что делать:

Создать набор ограничений.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Model, Constraint, Create/Manage Set
2.		Диалоговое окно Constraint Set Manager New Constraint Set
3.		Диалоговое окно New Constraint Set : Введите название набора в поле Title
4.		OK Диалоговое окно Constraint Set Manager Done

Что делать:

Создать ограничения для закрепления узлов в основании модели.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Model, Constraint, Nodal
2.		Диалоговое окно Entity Selection Укажите узлы на ребре модели OK
3.		Диалоговое окно Create Nodal Constraints/DOF Fixed OK Cancel
4.		Щелкните мышкой по иконке View Visibility (на панели инструментов View Toolbar) или нажмите Crtl+Q
5.		Нажмите кнопку с зависимой фиксацией “Labels”:
6.		All Off Done
		Обратите внимание: вы можете использовать панель инструментов “Entity Display Toolbar” для того, чтобы быстро включать или выключать отображение меток (Labels). По умолчанию Entity Display Toolbar не отображается, но вы можете включить его, используя команду “Tools, Toolbars, Entity Display” Третья иконка позволяет включать и отключать отображение меток.

Приложение нагрузок

Приложите к модели нагрузку в 100 фунтов.

Что делать:

Создайте набор нагрузок.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Model, Load, Create/Manage Set
2.		Диалоговое окно Load Set Manager New Load Set
3.		Диалоговое окно New Load Set : Введите название набора в поле Title
4.		OK Диалоговое окно Load Set Manager Done

Что делать:

Создайте нагрузку, направленную противоположно оси Y

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Model, Load, Nodal
2.		Диалоговое окно Entity Selection Укажите узлы, на которые указывает срелка (см. иллюстрацию ниже) OK
3.		Диалоговое окно Create Loads on Nodes FY: Value: 100
4.		OK Cancel

Анализ модели

Менеджер анализа FEMAP хранит настройки для создания входящего файла решателя (т.н. набор для анализа). Он может запустить решатель NX NASTRAN, или другой решатель, установленный на данном компьютере. Менеджер анализа совместно с VisQ может также запустить анализ, используя решатель, установленный на других компьютерах.
Наборы для анализа хранятся в файле модели, но могут также храниться в библиотеке FEMAP, чтобы к ним можно было получить доступ из других файлов моделей.

Что делать:

Создайте набор для анализа и выполните расчет.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Model, Analysis
2.		Диалоговое окно Analysis Set Manager New
3.		Диалоговое окно Analysis Set : Title: Buckling
4.		Analysis Program: 36..NX Nastran Analysis Type: 7..Buckling
5.		OK
		Обратите внимание: Менеджер наборов для анализа отображает все наборы для анализа, которые были определены для модели, и разделы, создающие входящий файл для решателя. Нажав знак “+”, вы развернете дерево и отобразите идивидуальные настройки, которые можно изменить с помощью двойного щелчка мышью по опции. Используйте настройки по умолчанию для анализа, описанного в этом примере.
6.		Analyze
		Обратите внимание: графическое окно будет отображать информацию о состоянии решения. Вы узнаете, что процесс вычислений зваершен, когда увидите на панели сообщений информацию о том, что очистка исходящего набора завершена.

Обработка результатов

Для этого примера вы отобразите профиль продольного изгиба и коэфициент изгиба.

Что делать:

Отобразите деформированную модель (профиль изгиба) и критический коэффициентпотери устойчивости.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		View, Select
2.		Диалоговое окно View Select Deformed Style: Deform
3.		Deformed and Contour Data
4.		Диалоговое окно Select Post-Processing Data Output Set: 2..Eigenvalue 1 33.02924 OK (для всех диалоговых окон)
		Обратите внимание: полученное значение является собственным значением и критическим значением потери устойчивости для анализа потери устойчивости. В данном случае, деталь потеряет устойчивость при нагрузке в 33.03 раза большей, чем приложенная нагрузка.

Это конец данного упражнения. Вам не обязательно сохранять файл модели.