Программа конечно-элементного моделирования ansys

4.4. Программа конечно-элементного моделирования ansys

Программный комплекс ANSYS представляет собой многоцелевой пакет для решения сложных проблем физики и механики. Многоцелевая направлен­ность программы (т.е. возможность оценки воздействий различной физической природы на исследуемое состояние конструкции, например, на ее прочность) позволяет использовать одну и ту же модель для решения таких связанных за­дач, как прочность при тепловом нагружении, влияние магнитных полей на прочность конструкции, тепломассоперенос в электромагнитном поле и др.

Программа располагает широким перечнем расчетных средств, которые могут учесть разнообразные конструктивные нелинейности; дают возможность решить самый общий случай контактной задачи для поверхностей; допускают наличие больших (конечных) деформаций и углов поворота; позволяют выпол­нить интерактивную оптимизацию и анализ влияния электромагнитных полей, получить решение задач гидроаэродинамики и многое другое - вместе с пара­метрическим моделированием, адаптивным перестроением сетки и обширными возможностями создания макрокоманд с помощью языка параметрического программирования (APDL) .

Средства твердотельного моделирования включают в себя представление геометрии конструкции, основанное на использовании сплайн-технологии, гео­метрических примитивов и операций булевой алгебры.

Многоцелевые функции комплекса ANSYS обеспечиваются наличием в нем многочисленного семейства отдельных специализированных программ, имеющих много общих функций, однако математическое обеспечение которых рассчитано на решение отдельных классов задач.

В состав программного комплекса ANSYS входят:

- ANSYS/Multiphysics - программа для широкого круга инженерных дис­циплин, которая позволяет проводить расчеты в области прочности, распро­странения тепла, механики жидкостей и газов, электромагнетизма, а также ре­шать связанные задачи;

- ANS YS/Mechanical - программа для выполнения проектных разработок, анализа и оптимизации: решение сложных задач прочности конструкций, теп­лопередачи и акустики. Эта программа позволяет определять перемещения, напряжения, усилия, температуры, давления и другие параметры, важные для оценки механического поведения материалов и прочности конструкции. Данная программа является подмножеством ANSYS/Multiphysics;

- ANSYS/Structural - выполняет сложный прочностной анализ конструк­ций с учетом разнообразных нелинейностей, среди которых геометрическая и физическая нелинейности, нелинейное поведение конечных элементов и потеря устойчивости. Используется для точного моделирования поведения больших и сложных расчетных моделей. Данная программа является подмножеством ANSYS/Mechanical;

Рекомендуемые материалы

- ANSYS/Thermal - это отдельная программа, выделенная из пакета ANSYS/Mechanical, для решения тепловых стационарных и нестационарных за­дач;

- ANSYS/LS-DYNA - программа, предназначенная для решения проч­ностных задач динамики при больших нелинейностях. Эта программа может использоваться для численного моделирования процессов формообразования материалов, анализа аварийных столкновений и ударов при конечных деформа­циях, включая пробивание, нелинейное поведение материала и контактное вза­имодействие элементов конструкции;

- ANSYS/ED - представляет собой программу, обладающую возможно­стями ANSYS/Multiphysics, но имеющую ограничения по размерам расчетной модели. Эта программа предназначена для учебных целей.

4.4.1. Режимы работы программы ANSYS

Программа допускает два режима работы: пакетный (Batch) и интерактив­ный (Interactive).

Пакетный режим - работа ANSYS-программы задается программой поль­зователя. Первая строка в файле должна быть /batch, обозначающая пакетный режим работы. Этот режим особенно эффективен при решении задач, не требу­ющих постоянной связи с компьютером.

Интерактивный режим предполагает постоянное взаимодействие с компьютером: запуск команды пользователем, выполнение ее программой; за­дание другой команды пользователем и выполнение ее программой и т.д. Если вы ошибетесь, можно исправить ошибку, повторно правильно набрав команду. Данный режим позволяет использовать наиболее подходящие свойства графи­ческого режима, построчной подсказки, системного меню и графического набо­ра.

4.4.2. Маршрут моделирования элементов МСТ в ANSYS

Маршрут моделирования элементов МСТ с помощью программы ANSYS состоит из трех этапов: препроцессорная подготовка (Preprocessing), получение решения (Solving the equation) и постпроцессорная обработка результатов (Postprocessing).

На стадии препроцессорной подготовки выполняется выбор типа расчета, построение модели и приложение нагрузок (включая граничные условия). На данном этапе задаются необходимые для решения исходные данные. Пользова­тель выбирает координатные системы и типы конечных элементов, указывает упругие постоянные и физико-механические свойства материала, строит твер­дотельную модель и сетку конечных элементов, выполняет необходимые дей­ствия с узлами и элементами сетки, задает уравнения связи и ограничения. Можно также использовать модуль статического учета для оценки ожидаемых размеров файлов и затрат ресурсов памяти.

На рис.4.13 представлен фрагмент конечно-элементной модели элемента МСТ.

Этап приложения нагрузок и получения решения включает в себя задание вида анализа и его опций, нагрузок, шага решения и заканчивается запуском на счет конечно-элементной задачи.

Бесплатная лекция: "3 Педагогический процесс как система и целостное явление" также доступна.

Рис.5.13. Конечно-элементная модель элемента МСТ

Программа ANSYS предусматривает два метода решения задач, связан­ных с расчетом конструкций (Structural problems): h-метод и р-метод. h-метод может применяться при любом типе расчетов (статический, динамический, теп­ловой и т.п.), а р-метод - только в линейном статическом анализе. Кроме того, h-метод требует более частой сетки, чем р-метод.

На этапе постпроцессорной обработки пользователь может обратиться к результатам решения и интерпретировать их нужным образом.

Результаты решения включают значения перемещений, температур, напряжений, деформаций, скоростей и тепловых потоков.

Итогом работы программы на постпроцессорной стадии является графи­ческое и (или) табличное представление результатов.