Sigmalr2primer (Дополнительные лабораторные работы в САЕ Sigma, Nastran)

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(Аэрокосмический факультет, кафедра 609)

Лабораторная работа 2 по дисциплине «Моделирование систем»

(семестр 9)

Выполнил: ст. гр. 06-521 Аллабуттаев А.К.

=

=== Москва 2009 ===

Лабораторная работа проводится в САЕ-системе Nastran, в которую экспортируется конечно-элементная модель из учебной САЕ-системы Sigma.

В Nastran-е модель модифицируется (используется другой тип КЭ) и рассчитывается. Сравниваются решения, полученные с помощью разных типов КЭ.

Содержание лабораторной работы.

Конечно-элементные модели, созданные при NRC=3,5 в Sigma экспортируется в Nastran. Зона, содержащая точку, выбранную в КР 8-го семестра, и две соседние зоны сетки треугольных конечных элементов преобразуется средствами Nastran-а к сетке четырёхугольных конечных элементов. Проводится расчет и сравнение значений напряжений и перемещений в этой точке, полученных на треугольной и четырехугольной сетках.

Исследуемая точка находится в зоне №6, поэтому будем переразбивать зоны №3,6,7,4.

NRC 3. Треугольные КЭ.

Разбиваем зону №3 и №6 на треугольники (они имеют одинаковое свойство КЭ, поэтому можно разбивать обе зоны одновременно).

Выбираем следующие узлы: 33,7,21,23,6.

Refinement ratio = 5:1.

До разбиения После разбиения

Видим, что для зон №3 и №6 переразбиение на треугольники не оказывает никакого влияния.

Разбиваем зону №4 и №7 на треугольники.

Выбираем следующие узлы: 2,27,13,4,10.

Refinement ratio = 2:1.

До разбиения После разбиения

Видим, что «висячих» узлов при данном разбиении нет, но появился один узел на нагруженной стороне, поэтому распределение нагрузки на данную сторону нужно задать заново.

Для начала удалим все силы, действующие в радиусе нужных нам зон.

Из рисунков видно, что свойства КЭ и закрепления не изменились, поэтому можно переходить к заданию нагрузок

Теперь зададим новые значения нагрузок в этих узлах.

Таблица значений нагрузок по узлам:

*На самом деле в данной точке результирующая сила будет приложена только по оси Х, т.к. этот узел закреплен.

Теперь можно экспортировать модель для расчёта в MSC Nastran и рассчитывать.

Результат.

NRC 3. Четырёхугольные КЭ.

Разбиваем зону №3 и №6 на четырехугольники (они имеют одинаковое свойство КЭ, поэтому можно разбивать обе зоны одновременно).

Выбираем следующие узлы: 33,7,21,23,6.

Refinement ratio = 2:1.

До разбиения После разбиения

Из рисунка видно, что при разбиении сохранились свойства КЭ, закрепления и не появились «висящие» узлы.

Разбиваем зону №4 и №7 на четырехугольники (они имеют одинаковое свойство КЭ, поэтому можно разбивать обе зоны одновременно).

Выбираем следующие узлы: 2,6,21,4,11.

Refinement ratio = 2:1.

До разбиения После разбиения

Из рисунка видно, что при разбиении сохранились свойства КЭ, закрепления, не появились «висящие» узлы, и не появились новые узлы требующие приложения нагрузки.

Теперь можно экспортировать модель для расчёта в MSC Nastran и рассчитывать.

Результат.

NRC 5. Треугольные КЭ.

Разбиваем зону №3 и №6 на треугольники (они имеют одинаковое свойство КЭ, поэтому можно разбивать обе зоны одновременно).

Выбираем следующие узлы: 116,111,104,96,86,73,5843,29,28,42,57,72,85,95,

103,99,94,84,71,56,41,27,17,11,10,26,55,83,59,87,105,118.

Refinement ratio = 2:1.

До разбиения После разбиения

Из рисунка видно, что при разбиении сохранились свойства КЭ, закрепления, не появились «висящие» узлы, и не появились новые узлы требующие приложения нагрузки.

Разбиваем зону №4 и №7 на треугольники.

Выбираем следующие узлы:76,75,69,54,39,25,15,9,4,8,14,24,38,53,60,61,65,49,46,45,37,

23,13,72,6,22,31,50,83,55,26,10.

Refinement ratio = 2:1.

До разбиения После разбиения

Из рисунка видно, что при разбиении сохранились свойства КЭ, закрепления, не появились «висящие» узлы, и не появились новые узлы требующие приложения нагрузки.

Т.к. на нагруженной стороне не появились новые узлы, можно не перераспределять нагрузку

Теперь можно экспортировать модель для расчёта в MSC Nastran и рассчитывать.

Результат.

NRC 5. Четырехугольние КЭ.

Разбиваем зону №3 и №6 на четырехугольники (они имеют одинаковое свойство КЭ, поэтому можно разбивать обе зоны одновременно).

Выбираем следующие узлы: 116,111,104,96,86,73,5843,29,28,42,57,72,85,95,

103,99,94,84,71,56,41,27,17,11,10,26,55,83,59,87,105,118.

Refinement ratio = 2:1.

До разбиения После разбиения

Из рисунка видно, что при разбиении сохранились свойства КЭ, закрепления, не появились «висящие» узлы, и не появились новые узлы требующие приложения нагрузки.

Разбиваем зону №4 и №7 на четырехугольники.

Выбираем следующие узлы:76,75,69,54,39,25,15,9,4,8,14,24,38,53,60,61,65,49,46,45,37,

23,13,72,6,22,31,50,83,55,26,10.

Refinement ratio = 2:1.

До разбиения После разбиения

Из рисунка видно, что при разбиении сохранились свойства КЭ, закрепления, не появились «висящие» узлы, и не появились новые узлы требующие приложения нагрузки.

Т.к. на нагруженной стороне не появились новые узлы, можно не перераспределять нагрузку

Теперь можно экспортировать модель для расчёта в MSC Nastran и рассчитывать.

Результат.

Из данной таблицы видно, что значения напряжений сильно отличаются как в зависимости от выбора вида КЭ, так и от своих истинных значений. Объясняется это тем, что при переразбиении в одних местах происходит сгущение сетки, в других же местах, наоборот, она разряжается, поэтому в одних местах напряжения считаются с большей точностью, а в других с меньшей. Ко всему прочему, при этом происходит и перераспределение сил, действующих в узлах. Все это приводит к существенному изменению матрицы жесткости, а это в свою очередь – к изменению значений напряжений в элементах. Следовательно, выбор вида КЭ и свойств сетки (области сгущения и т.д.) очень существенно влияют на результаты расчетов. Поэтому, без определенного опыта в решении подобных задач (экспертной оценки) здесь не обойтись.