FEMAP. Урок 2. Создание твердотельной модели и построение конечно-элементной сетки для нее

В этом упражнении вы используете возможности геометрического моделирования FEMAP для того, чтобы построить твердотельную модель направляющей детали с прорезью. Вы приложите ограничения и нагрузки, а потом построите КЭ-сетку для этой модели.

Чтобы выполнить это задание, вам понадобится активировать модуль моделирования Parasolid. Если у вас 300-узловая версия FEMAP, вы не сможете сохранить вашу модель в файл или изменить модель после построения сетки из-за ограничений.

Пример состоит из следующих шагов:

• импорт геометрии
• создание твердотельной детали
• создание паза
• создание отверстий для болтов
• создание направляющей бобышки
• приложение ограничений и нагрузок
• построение конечно-элементной сетки

Импорт геометрии

Что делать:

Откройте новую модель и импортируйте файл нейтрального формата FEMAP, содержащий базовый профиль детали.

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: Slot.NEU Open Диалоговое окно Neutral File Read Options OK
		Обратите внимание: импортированные кривые зададут форму основанию детали.

Создание твердотельной детали

Для создания детали, создайте контур, а затем примените к нему операцию вытягивания.

Что делать:

Создайте из кривых контур.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Boundary Surface, From Curves
2.		Диалоговое окно Entity Selection Select All OK Cancel

Что делать:

Примените операцию вытягивания к контуру для формирования твердотельной детали.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Solid, Extrude
		Обратите внимание: так как у вас только один контур, программа выберет его автоматически.
2.		Material: New Solid Direction: Negative Length: To Depth
3.		To Depth: 10 OK
4.		Dynamic Rotate (на панели инструментов View Toolbar)
5.		Диалоговое окно Dynamic Display Удерживая левую кнопку мыши, повращайте моделью для того, чтобы рассмотреть результат вытягивания. OK
		Примечание: если вы работаете в режиме рендеринга, вам не нужно использовать иконку Dynamic Rotate на панели инструментов для того, чтобы динамически вращать вашу модель. Режим рендеринга является графическим режимом по умолчанию и ипользует графический язык OpenGL. Режим рендеринга может быть отключен только с помощью команды View, Options. Когда вы откроете диалоговое окно View, Options, выберите Render Options из списка опций. Нажмите кнопку Graphics Engine и выберите Windows GDI в диалоговом окне, потом нажмите OK и снова OK. Нет никаких причин отключать режим рендеринга во время авполнения этих упражнений.
6.		Нажмите OK, когда закончите вращать модель.

Создание паза

Что делать:

Чтобы начать чертить паз, создайте две окружности.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Curve - Circle, Radius
2.		Диалоговое окно Locate 0, 95, 0 (укажите эти значения X, Y, Z для центра окружности) OK
3.		11, 95, 0 (координаты точки на окружности) OK
		Обратите внимание: FEMAP предложит вам создать еще одну окружность.
4.		Определим другую окружность: 0, 50, 0 (центр) OK 11, 50, 0 (точка на окружности), OK Cancel

Что делать:

Завершите создание геометрии паза

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Curve - Line, Points
2.		Диалоговое окно Create Line from Points Выберите точки A и B OK
3.		Создайте другую линию через точки C и D OK Cancel

Что делать:

Разделите окружности на две части

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Иконка Snap to Point находится на панели инструментов Select Toolbar, в меню режимов привязки (Snap Modes), или в меню быстрого доступа (Quick Access Menu), доступному по правому щелчку мыши в графической области.
		Примечание: режимы привязки можно изменять с помощью контекстного меню, вызываемого щелчком правой клавиши мыши в графическом окне.
2.		Modify, Break
3.		Диалоговое окно Entity Selection Выберите нижнюю окружность OK
4.		Диалоговое окно Locate Выберите точку A (как на изображении ниже) OK
		Примечание: убедитесь, что ориентация осей вашей модели совпадает с той, которая показана на изображении ниже. Если направления осей окажутся инвертированы, вы выберете точки, противоположные к A и B – конечные точки кривых. В таком случае, операция разделения не будет выполнена.
5.		Выделите верхнюю окружность и разделите ее в точке B.
6.		Delete, Geometry, Curve
7.		Диалоговое окно Entity Selection Выберите внутренние полуокружности OK
8.		OK Yes (delete the curves)
		Примечание: флажок Update Views в диалоговом окне Confirm Delete включает режим автоматического обновления изображения после удаления. Если вы удаляете множество обьектов из большой модели, вы можете отменить Update Views для улучшения производительности, а потом нажать Ctrl+G для обновления изображения.

Что делать:

Создайте поверхность раздела и выполните вытягивание новых кривых.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Boundary Surface, From Curves
2.		Диалоговое окно Entity Selection Выберите четыре кривых, образующих паз OK Cancel
3.		Geometry, Solid, Extrude
		Примечание: контур, который вы только что создали, уже выбран
4.		Диалоговое окно Extrusion Options Material: Remove - Hole Direction: Negative Length: Thru All OK

Создание отверстий для болтов

Сейчас вы примените технологию шаблонов для создания пяти отверстий для болтов. Это позволит создать все отверстия за одну операцию вместо того, чтобы создавать их по одному.

Что делать:

Используйте шаблон для создания пяти отверстий для болтов.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Curve - Circle, Radius -38, 0, 0 (центр), OK -38, 5, 0 (точка на окружности) OK Cancel
2.		Geometry, Boundary Surface, From Curves Выберите окружность OK Cancel
3.		Geometry, Solid, Extrude
4.		Диалоговое окно Extrusion Options Material: Remove Hole Direction: Negative Length: Thru All
		Примечание: убедитесь, что вектор вытягивания направлен сквозь материал детали. В противном случае, измените направление.
5.		В правой части диалогового окна Extrusion Options нажмите кнопку Pattern
6.		Диалоговое окно Patterns Radial
7.		Center: 0, 0 (XY coordinates) Number: 5 Total Angle: 180 OK (all dialog boxes)

Создание направляющей бобышки

Теперь создайте направлюящую бобышку и паз в ней.

Создание направляющей бобышки

Что делать:

Создайте геометрию направляющей бобышки

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Curve - Circle, Radius
2.		Введите для первой окружности: 0, 0, 0 (центр) 25, 0, 0 (точка на окружности)
3.		Введите для первой окружности: 0, 0, 0 (центр) 16, 0, 0 (точка на окружности)
4.		Zoom (на панели View Toolbar) Указав два угла, нарисуйте прямоугольник вокруг новых окружностей
5.		Geometry, Boundary Surface, From Curves Выберите две новые кривые OK
6.		Geometry, Solid, Extrude
7.		Диалоговое окно Extrusion Options: Material: Add - Protrusion Direction: Positive Length: To Depth
8.		To Depth: 50 OK
		Примечание: для лучшего обзора модели вы можете повращать ее и изменить способ отображения на твердотельный: при помощи иконки View Style на панели View Toolbar укажите в качестве желаемого стиля Solid. Чтобы вернуться к изначальому стилю, выберите Wireframe.

Создание паза в направляющей бобышке

Что делать:

Переместите рабочую плоскость к вершине бобышки для облегчения создания выреза.
Рабочая плоскость – это двухмерная плоскость, которую вы можете как угодно разместить и выровнять в трехмерном пространстве. Когда вы выбираете графический обьект, область экрана, которую вы выбрали, проецируется вдоль вектора-нормали к экрану на рабочую плоскость. Получаемые в результате трехмерные координаты расположены на пересечении проецирующего вектора и рабочей плоскости.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Tools, Workplane
2.		Draw Workplane
3.		On Surface
4.		Диалоговое окно Plane Normal to Surface: On Surface: (выберите поверхность как показано ниже) At Point: (выберите точку A) Axis Point: (выберите точку B) OK

Что делать:

Создайте паз в бобышке. Для начала, создйте горизонтальную линию на поверхности бобышки. После этого, создайте две параллельные линии и используйте их для создания прямоугольника. Наконец, примените операцию вытягивания к прямоугольнику для того, чтобы создать паз.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Geometry, Curve - Line, Points
2.		Диалоговое окно Create Line from Points From Point: (выберите точку A как в предыдущем примере) To Point: (выберите точку B) OK
		Обратите внимание: теперь на поверхности бобышки появилась горизонтальная линия
3.		Geometry, Curve - Line, Parallel
4.		Диалоговое окно Line Parallel to a Line From Curve: (выберите кривую, которую только что создали) Offset: 3.5 OK
5.		Диалоговое окно Locate Выберите точку по одну строну от линии, как на рисунке ниже выбрана точка А OK
6.		Снова выберите лиию. Выберите точку по другую сторону от линии, как на рисунке выше выбрана точка В.
		Обратите внимание: теперь на поверхности бобышки расположены три параллельные линии.
7.		Geometry, Curve - Line, Points
8.		Диалоговое окно Create Line from Points From Point: Выберите точку А (конечную точку верхней линии) как на следующем рисунке To Point: Выберите точку В. OK
9.		Создайте еще одну линию между точками С и D.
10.		Geometry, Boundary Surface, From Curves
11.		Выберите четыре кривые для создания прямоугольника
12.		Geometry, Solid, Extrude
13.		Диалоговое окно Extrusion Options Material: Remove - Hole Direction: Negative Length: To Depth
14.		To Depth: 12 OK

Приложение ограничений и нагрузок

Закрепите отверстия для болтов и приложите нагрузку к внутренней поверхности паза.

Что делать:

Создайте набор ограничений и закрепите отверстия для болтов.

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 Title: (Введите название)
4.		OK Диалоговое окно Constraint Set Manager Done
5.		Model, Constraint, On Surface
6.		Диалоговое окно Entity Selection Выберите 10 внутренних поверхностей отверстий для болтов. OK
7.		Диалоговое окно Create Constraints on Geometry Fixed OK
8.	Ctrl-A	Отмасштабируйте модель так, чтобы видеть ее целиком в графическом окне.

Что делать:

Создайте набор нагрузок и приложите к одной из поверхностей паза нагрузку в -1000 фунтов.

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 Title: (Введите название)
4.		OK Диалоговое окно Load Set Manager Done
5.		Model, Load, On Surface
6.		Диалогове окно Entity Selection Выберите одну из поверхностей паза (как показано на рисунке ниже) OK
		Примечание: для лучшего обзора грани, разверните и отмасштабируйте модель.
7.		Диалоговое окно Create Loads on Surfaces FX: Value: -1000 OK

Построение конечно-элементной сетки для модели

Задание свойств и материала для модели

Что делать:

Задайте свойства твердтельных элементов.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Model, Property
2.		Диалоговое окно Define Property Elem/Prop Type
3.		Диалоговое окно Element Property Type Volume Elements: Solid OK
4.		Title: Solid OK
		Обратите внимание: названия в FEMAP могут содержать до 79 символов в FEMAP 9.3 и более поздних версиях
5.		Yes (to create material)
6.		Диалоговое окно Define Material - ISOTROPIC Load
7.		Диалоговое окно Select from Library AISI 4340 Steel
8.		OK (для всех оставшихся диалоговых окон) Диалоговое окно In Element Property Type Cancel

Что делать:

Создайте сетку из твердотельных элементов для модели.

Как делать:

Шаг	Элемент интерфейса	Команда / Изображение
1.		Mesh, Geometry, Solids
2.		Диалоговое окно Automesh Solids OK

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