суббота, 28 апреля 2012 г.

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.
image
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.
clip_image001
File, New
2.
clip_image001[1]
File, Import, FEMAP Neutral
3.
Диалоговое окно Read Model from FEMAP Neutral
Перейдите к папке Examples в папке с установленным FEMAP
4.
clip_image002
File name: Bracket.NEU
Open
Диалоговое окно Neutral File Read Options
OK




clip_image003

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. clip_image001[7] Model, Property
2. clip_image002[5] Диалоговое окно Define PLATE Property
Elem/Prop Type
3. clip_image003[5] Диалоговое окно Element/Property Type
Plane Elements: Plate
OK
4. clip_image004 Диалоговое окно Define PLATE Property
Title: Shell
Обратите внимание: поле Title может содержать до 79 символов в FEMAP версии 9.3 и выше.
5. clip_image004[1] Property Values: Thicknesses: 0.1
6. clip_image002[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. clip_image002[7] Диалоговое окно Define Material – ISOTROPIC
Load
8. clip_image005 Диалоговое окно Select from Library
Выберите AISI 4340 Steel
9. clip_image002[8] 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. clip_image001[9] Geometry, Boundary Surface, From Curves
2. clip_image002[13] Диалоговое окно Entity Selection
Выберите четыре кривых, ограничивающих одну из областей модели (см. рисунок ниже), и нажмите OK
clip_image003[7]
4. clip_image002[14] Выберите четыре кривых, ограничивающих вторую область модели (см. рисунок ниже)
OK
Cancel
clip_image004[7]
Обратите внимание: теперь у вас должно быть две новые пограничные поверхности.
clip_image005[5]

Что делать:

Определите размер размер ячейки конечно-элементной сетки.

Как делать:

Шаг
Элемент интерфейса
Команда / Изображение
1. clip_image001[10] Mesh, Mesh Control, Size on Surface
2. clip_image006 Диалоговое окно Entity Selection
Select All
OK
3. clip_image007 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. clip_image001[11] Mesh, Geometry, Surface
2. clip_image007[1] Диалоговое окно Entity Selection
ID: 1
OK
3. clip_image006[1] Диалоговое окно Automesh Surfaces
Нажмите кнопку “More Options
4. clip_image008 Свойство Shell
5. clip_image009 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. clip_image006[2] OK
7. clip_image001[12] Mesh, Geometry, Surface
8. clip_image007[2] Диалоговое окно Entity Selection
ID: 2
OK
9. clip_image006[3] Диалоговое окно Automesh Surfaces
OK
clip_image010

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.
clip_image011
Диалоговое окно View Select
Model Style: Free Edge
OK
clip_image012
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.
clip_image001[13]
Tools, Check, Coincident Nodes
2.
clip_image006[4]
Диалоговое окно Entity Selection
Select All
OK
3.
clip_image009[1]
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.
clip_image001[14]
Window, Regenerate


clip_image013
5.
F5 key
View Select
6. clip_image011[1] Диалоговое окно View Select
Model Style: Draw Model
OK
clip_image014

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.
clip_image001[15]
Model, Constraint, Create/Manage Set
2.
clip_image006[5]
Диалоговое окно Constraint Set Manager
New Constraint Set
3.
clip_image007[3]
Диалоговое окно New Constraint Set :
Введите название набора в поле Title
4.
clip_image006[6]
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.
clip_image001[16]
Model, Constraint, Nodal
2.
clip_image002[15]
Диалоговое окно Entity Selection
Укажите узлы на ребре модели
OK
clip_image015
3.
clip_image006[7]
Диалоговое окно Create Nodal Constraints/DOF
Fixed
OK
Cancel
clip_image016
4.
clip_image017
Щелкните мышкой по иконке View Visibility
(на панели инструментов View Toolbar)
или
нажмите Crtl+Q
5.
clip_image011[2]
Нажмите кнопку с зависимой фиксацией “Labels”:
clip_image018
6.
clip_image006[8]
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
clip_image019
Третья иконка позволяет включать и отключать отображение меток.
clip_image020
Приложение нагрузок
Приложите к модели нагрузку в 100 фунтов.

Что делать:

Создайте набор нагрузок.

Как делать:

Шаг
Элемент интерфейса
Команда / Изображение
1.
clip_image001[17]
Model, Load, Create/Manage Set
2.
clip_image006[9]
Диалоговое окно Load Set Manager
New Load Set
3.
clip_image007[4]
Диалоговое окно New Load Set :
Введите название набора в поле Title
4.
clip_image006[10]
OK
Диалоговое окно Load Set Manager
Done

Что делать:

Создайте нагрузку, направленную противоположно оси Y
Как делать:
Шаг
Элемент интерфейса
Команда / Изображение
1.
clip_image001[18]
Model, Load, Nodal
2.
clip_image002[16]
Диалоговое окно Entity Selection
Укажите узлы, на которые указывает срелка (см. иллюстрацию ниже)
OK
clip_image021
3.
clip_image007[5]
Диалоговое окно Create Loads on Nodes
FY: Value: 100
4.
clip_image006[11]
OK
Cancel
clip_image022

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.
clip_image001[19]
Model, Analysis
2.
clip_image006[12]
Диалоговое окно Analysis Set Manager
New
3.
clip_image007[6]
Диалоговое окно Analysis Set :
Title: Buckling
4.
clip_image008[1]
Analysis Program: 36..NX Nastran
Analysis Type: 7..Buckling
5.
clip_image006[13]
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.
clip_image006[14]
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.
clip_image001[20]
View, Select
2.
clip_image011[3]
Диалоговое окно View Select
Deformed Style: Deform
3.
clip_image006[15]
Deformed and Contour Data
4.
clip_image008[2]
Диалоговое окно Select Post-Processing Data
Output Set: 2..Eigenvalue 1 33.02924
OK (для всех диалоговых окон)
clip_image023
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.

Комментариев нет:

Отправить комментарий