Методические указания к выполнению курсовой работе, страница 4

Таблица №

Толщина пластины равна = =

• вывод по результатам выполнения раздела П.1.2.

Каждый скриншот и группа данных в отчете должна сопровождаться подзаголовком с соответствующим названием, после каждой таблицы должен присутствовать анализ результатов сравнения с указанием причин расхождения, если таковые присутствуют. В конце отчета – окончательный вывод по функционалу Preproсessor-а с указанием замеченных недостатков и предложениями по совершенствованию Preproсessor-а.

Проверка.

Представляемый материал для проверки выполнения П.1 должен содержать:

1. папку KR5 с проектом Sigma 5-го семестра при NRC=7, содержащую только 4 файла *,spr, *.sfm, BOUND, FORCE. Возможен MAIN, если в него вносились изменения. При этом, проект 5-го семестра должен иметь в своем названии цифру 5.

2. папку punkt11, содержащую две папки:

а) папку проекта 11 препроцессора при NRC=3 с приложенными силами, реализованными граничными условиями и заданными характеристиками используемого материала.

б) папку проекта 11 Sigma, содержащую файлы полной модели этого проекта препроцессора, экспортированного в Sigma. В этой папке, помимо экспортированных файлов, должен быть ещё отдельно файл *.spr проекта, сформированный студентом в Sigma, который должен читать экспортированные файлы и рассчитывать проект 6-го семестра, сформированный в препроцессоре, без использования подпрограмм BOUND и FORCE прошлого семестра.

3. папку punkt12, содержащую по две аналогичные папки для проектов 121 и 122 при NRC=7:

Примечания:

Для заполнения таблиц с максимальными значениями напряжениями рекомендуется пользоваться информацией в окне «Параметры» графического результата расчета:

П.2. Встроенная подсистема подготовки данных САЕ Sigma.

В процессе выполнения задания П.2 студент обязан познакомиться со структурой подсистемы подготовки данных и назначением подпрограмм её составляющих, включая код подпрограмм DATA, DGGRID, GRIDDM, а также FORMDD, PROPERTYGRIDDM, PROPERTYGRIDDM, FINDNODD.

В П.2 студент должен средствами Sigma, используя новую предварительную ГМ 12 , сформированную в Preproсessor-е, разработать модель с несколькими свойствами КЭ в пластине и подобрать наиболее оптимальные соотношения толщин. В конце П.2 необходимо проанализировать влияние изменения характеристик свойств КЭ на результаты расчета.

В начале выполнения П.2. студент копирует предварительную геометрическую модель 12 , разработанную в Preproсessor-е для проектов 121 и 122 в выбранную папку, где создает новый проект Sigma, с именем, содержащим цифру 2, в конфигурации которого указывает предварительную геометрическую модель 12 .

Заканчивает конфигурирование проекта 2, сделав редактируемыми стандартные BOUND и FORCE , после чего копирует в эту папку из проекта 5-го семестра BOUND и FORCE, замещая тем самым стандартные файлы BOUND.for и FORCE.for.

Тем самым, в созданном проекте 2 6-го семестра в дальнейшем будет использоваться новая предварительная геометрическая модель 12 , подготовленная в Preproсessor-е в результате выполнения П.1.2, совместно с подпрограммами BOUND и FORCE, разработанными и отлаженными студентом в процессе выполнения Кр.1 и Кр2 5-го семестра.

Задание свойств КЭ в Sigma .

Студент, модифицируя подпрограммы FORMDD.for и (или) GRIDDM.for (выбрав наиболее рациональный или приемлемый для себя способ), реализует назначение разных свойств КЭ в подобластях с малым, средним и высоким уровнями напряжений.

Для формирования разных свойств в разных зонах в проекте 2 используется перечень и характеристики материалов, примененных при выполнения проекта 122 П.1.2. КР, в соответствии с принятой в проекте 122 логикой назначения свойств разным зонам рассчитываемого объекта.

Задание номера свойства конечного элемента может быть осуществлено двумя способами (демонстрация - в Example3):

в программе GRIDDM.for вызовом подпрограммы PROPERTYGRIDDM.for;

в программе FORMDD.for вызовом подпрограммы PROPERTYFORMDD.for.

Возможны и другие варианты.

Подпрограммы PROPERTYGRIDDM.for и PROPERTYFORMDD.for находятся в файле FINDNODD.for.

Подпрограмма PROPERTYGRIDDM.for назначает номера свойств конечным элементам, находящимся в конкретных зонах, в соответствии с номерами этих зон.

Подпрограмма PROPERTYFORMDD.for назначает номера свойств КЭ исходя из геометрического расположения КЭ.

При конкретной реализации необходимо составить алгоритмы, которые наилучшим образом будут назначать номера свойства конкретному элементу тем или иным способом.

Нахождение оптимальных соотношений толщин.

• Подобрать при NRC=7 значения толщин для всех свойств КЭ из условия обеспечения равнопрочности, которое в идеале обозначает выведение всех подобластей пластины на уровень максимально возможных (допускаемых) для этих подобластей напряжений. Удобнее всего это делать с помощью опции «Проверка на разрушение» модуля графического вывода результатов расчета

Учитывая, что плотность материала для разных свойств принимается одинаковой и равной 0.0028кг/см³, такой подход должен привести принципиально к конструкции наименьшей массы, если бы не ограничение, что минимальное значение толщины не может быть меньше технологически допустимой 0.1см.

Тем не менее, необходимо будет сравнить массы пластины, выполненной из одного и нескольких материалов. Площади зон указаны при выводе окна «Структура зон» подсистемы геометрического моделирования.

Точность задания толщин - 0.01см.

Задание разных свойств КЭ, включая толщину, рассчитываемого объекта ставит целью:

а) повысить общий уровень напряжений в пластине (до разумных или возможных пределов), так как более высокие значения напряжений подсчитываются МКЭ точнее, а, следовательно, доверия к получаемым результатам расчета МКЭ будет больше. Помимо этого, при высоких значениях напряжений легче обеспечивается сходимость результатов.

б) в большей степени использовать несущие способности материалов, из которых изготовлена конструкция, что в идеале, как уже говорилось, позволит уменьшить массу пластины.

в) снизить резкие пики напряжений, выровнять, насколько это окажется возможным, значения напряжений по всей пластине или добиться плавного перехода от одного значения к другому на участках пластины, не превысив, конечно, допускаемых напряжений.

Следует иметь в виду, что для достижения всех этих целей, возможно, придется в некоторых местах увеличить толщину, отказавшись от назначения её минимально необходимой. Такие случаи надо отдельно обговорить в отчете.

Для реализации П.2. лучше пользоваться минимальным количеством цветовых градаций шкалы при выводе графического изображения.

Проект должен правильно рассчитывать до NRC=12.

П.2 завершается сводкой назначенных свойств КЭ в виде таблицы следующего вида:

Таблица №

В конце П.2 необходимо провести анализ результатов расчета пластины с подобранными толщинами для свойств КЭ в соответствии с поставленными целями и сделать выводы по степени достижения этих целей. Для этого необходимо привести таблицу сравнения значений максимальных напряжений следующего вида

Таблица №

Проект 2 используется при выполнении следующих пунктов КР.

П.3. Подсистема и алгоритм оптимизации сетки КЭ

В процессе выполнения задания П.3 студент обязан познакомиться со структурой и кодом подсистемы оптимизации сетки REGULARIZATION и назначением подпрограмм её составляющих, включая код подпрограмм FINDNOOD, GET_STAR, FIND_MIN_ANG.

Любой генератор сеток, как бы он ни был разумно построен, формирует сетку, содержащую те или иные недочеты. Поэтому при решении задачи методом конечных элементов сетку всегда подвергают оптимизации. Существует достаточно много алгоритмов оптимизации, учитывающие те или иные факторы. Наиболее простые из них стремятся привести форму большинства КЭ к равностороннему треугольнику.