2.6 Лаб работа 6 (6 Работа с результатами расчетов)

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

«УТВЕРЖДАЮ» Заведующий кафедрой 609

О.Л. Смирнов

« »__________200

Кафедра 609

Тютюнников Н.П., Столярчук В.А.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

«Работа с результатами расчета»

по дисциплине «Программно-информационные комплексы»

8-ый семестр

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы

(рассчитана на 4 часа занятий)

Обсуждены на заседании кафедры 609

« » 20 г.

Протокол №

Тютюнников Н.П., Столярчук В.А.

Лабораторная работа № 6.

Работа с результатами расчетов

1. Введение

Обычно после получения результатов начинается самая трудоемкая часть работы. Результаты конечно-элементных расчетов – это огромное количество чисел. Даже такая небольшая задача, которую мы рассмотрели – изгиб прямоугольного кессона – выдает в качестве результата файл объемом примерно 2.5 Мегабайт, что означает 200-300 тысяч чисел. А для моделей задач, имеющих практическое значение, счет уже идет на миллионы и даже миллиарды чисел.

Суметь разобраться в этом океане чисел, понять, что они означают, сделать правильные выводы – это уже непростая задача. Однако и это еще не все. Как правило, расчетчик выполняет заказ – задание руководителя, либо расчет для какой-либо третьей фирмы, не имеющей специалистов нужного профиля. И в том, и в другом случае, необходимо не только самому разобраться в том, что же такое ты насчитал, но и уметь представить эти результаты в наглядном, компактном виде, исчерпывающе ответив при этом на поставленные заказчиком вопросы.

2. Выходные наборы и выходные вектора

Прежде всего, несколько слов об организации результатов расчета NASTRAN-а, о том, как они хранятся в FEMAP-е. Вновь, как обычно, создадим в FEMAP небольшую вспомогательную модель. Пусть это будет пластинка, подкрепленная сверху и снизу продольными поясами, работающими как на растяжение-сжатие, так и на изгиб (элементы типа BAR). Закрепите пластину по левой границе. Создайте два набора нагрузок. В первом (1..Distributed Load) задайте распределенную нагрузку, приложенную к правому краю пластины и направленную вертикально вверх. Во втором (2.. Concentrated Forces) задайте две сосредоточенных силы, одна из которых сжимает верхний пояс, а другая – растягивает нижний.

Выполните расчет в NASTRAN’е для обоих вариантов нагружения. Считайте результаты с помощью команды File – Import – Analysis Results.

В результате расчета NASTRAN определяет перемещения в узлах, напряжения в элементах, реакции в связях и многие другие полезные вещи. Весь этот комплекс чисел, полученных NASTRAN-ом, и затем импортированных в файл модели FEMAP называется выходным набором (Output Set). Поскольку мы выполнили два расчета, то теперь файл модели должен содержать два выходных набора: один для первого варианта нагружения, а второй – для варианта Concentrated Forces.

Убедимся в этом, для чего выполним команду Model – Output – Set. Как видите, действительно, в модели содержатся два выходных набора. Правда, NASTRAN назвал их одинаково. То есть он и при первом, и при втором прогоне присвоил выходному набору имя принятое по умолчанию.

Это, конечно, не очень удобно. Один из вариантов решения проблемы – переименовать наборы вручную. Для этого достаточно щелкнуть мышью по названию выходного набора в окне списка наборов, набрать в окошке Title новое название и нажать кнопку OK. Название набору вы придумываете сами. Главное, чтобы это название сразу напомнило вам о том, что содержится в данном выходном наборе.

В нашем случае расчетные случае отличаются только нагрузками. Поэтому один из логичных выборов – дать каждому выходному набору то же название, что и набор нагрузок для которого были получены эти результаты.

Обратите внимание, что бокс, вызванный командой Model – Output – Set, носит название Create or Activate Output Set (создание или активизация выходного набора). Создавать выходные наборы мы пока не будем – ограничимся использованием тех, которые нам подготовил NASTRAN. А вот, то, что любой из имеющихся выходных наборов можно сделать активным – следует запомнить. Для этого надо просто выбрать нужный набор из списка и нажать OK. Кроме того, в этом боксе вы можете для каждого набора создать примечания (Notes). По умолчанию в примечания заносится информация о местонахождении файла с результатами расчетов. При желании эти примечания можно дополнять и исправлять как в обычном текстовом редакторе. Единственное отличие – для перехода на новую строку надо нажимать комбинацию клавиш Ctrl-Enter (а не просто Enter, как в Word’е или Блокноте). Связано это с тем, что здесь, как и в большинстве диалоговых боксов FEMAP-а, нажатие клавиши Enter на клавиатуре эквивалентно щелчку по клавише OK диалогового бокса.

Последнее окошко Set Value (установить значение) для задач статики, которыми мы пока ограничиваемся, обычно не используется. Хотя иногда это число, связанное с выходным набором, может играть очень полезную роль. Так при расчете собственных колебаний конструкции каждая форма собственных колебаний хранится в отдельном выходном наборе и Output Set Value присваивается значение соответствующей частоты.

Все данные в выходном наборе организованы в виде векторов. Используются вектора двух типов: узловые (on Node) и элементные (on Element). Типичный пример узлового вектора – вектор перемещений. Элементов в этом векторе ровно столько, сколько узлов содержится в модели. Например, в нашей тренировочной модели (пластина с поясами), изображенной на рисунке в начале этого раздела, ‑ 18 узлов. Соответственно, первая компонента вектора перемещений содержит перемещения 1-го узла, вторая компонента – перемещения 2-го узла, …, 18-я компонента вектора – перемещения 18-го узла.

Пример элементного вектора – вектор напряжений Ван Мизеса. На всякий случай напоминаем, что напряжением Ван Мизеса называется величина, определяемая следующей формулой:

.

Напряжение Ван Мизеса обычно используется как показатель уровня напряженности материала при сложном трехмерном напряженном состоянии. Как правило, считается, что разрушение материала начинается, если напряжение Ван Мизеса в точке превышает предел текучести материала.

Количество компонент в элементном выходном векторе равно количеству элементов в модели. В нашей тренировочной модели 20 элементов: 10 элементов типа Plate и 10 элементов типа Bar. В векторе напряжений Ван Мизеса содержатся значения напряжений для каждого элемента.

Так же, как и для выходных наборов, для выходных векторов можно выполнить команду Model – Output – Vector, вызывая при этом диалоговый бокс Create or Activate Output Vector (создание или активизация выходного вектора). Создавать выходные векторы пока не будем и ограничимся тем, что отметим возможность активизации любого из выходных векторов, созданных NASTRAN-ом. Для этого просто следует указать в окне списка векторов нужный вектор и нажать OK. Ч то касается рамок Data Selection (выбор данных) и Type (тип), то они используются при генерации новых выходных векторов и здесь их использование рассматриваться не будет.

Это собственно говоря и все, что нам пока надо знать о командах Model-Output. Но как всегда для желающих привожу краткую сводку по остальным командам этого подпункта меню.

D efine – задание значений компонент вектора вручную;

Fill – занесение значений вектора с использованием уравнений;

Convert – преобразование узловых векторов в элементные и наоборот;

Copy – копирование существующего вектора в новый;

Linear – создание нового вектора, являющегося линейной комбинацией существующих;

Calculate – заполнение векторов с помощью уравнений для нескольких выходных наборов;

Envelope – построение огибающей – вектора, содержащего минимальные или максимальные значения для каждого узла или элемента из нескольких векторов;

Error Estimate – создание вектора, содержащего оценки погрешностей значений, вычисленных NASTRAN’ом;

From Load – позволяет рассматривать нагрузки как разновидность выходного вектора;

Transform – преобразует выходные значения определенные в глобальной системе координат XYZ к другой системе;

Extrapolate – позволяет получить значения в углах пластин и объемных элементов методом экстраполяции

Convert\Complex и Expand Complex – используется для работы с комплексными векторами, получающимися при некоторых видах частотного анализа.

3. Команды пункта меню List

FEMAP оснащен современными средствами визуализации результатов конечно-элементного анализа. Мы уже немного знакомы с ними. В частности, еще в первой работе мы получали изображение деформированной формы конструкции, а распределение напряжений представляли в виде цветных (контурных диаграмм).

Эти удобные, эффектные и эффективные средства, помогающие в осмыслении и анализе полученных результатов, далеко не всегда имелись в распоряжении расчетчиков. Очень долго главным, а зачастую и единственным источником информации о результатах служили многометровые распечатки – листинги. В этих листингах содержались длинные колонки чисел со значениями вычисленных напряжений, перемещений, усилий и т.п.

Хотя подобные распечатки теперь кажутся анахронизмом, FEMAP позволяет получать сводки результатов именно в таком виде. Более того, в некоторых случаях эти средства оказываются полезнее современных средств визуализации. Для получения листингов используются команды подменю List – Output (печатать - вывод).

Здесь будет подробно рассмотрена команда List – Output – Query (печать – вывод - запрос). Эта команда позволяет получить полную информацию обо всех вычисленных NASTRAN-ом величинах для одного отдельно взятого узла или элемента.

В результате выполнения этой команды на экране появляется диалоговый бокс Output Query (запрос вывода)

В
рамке Output to List (Вывод для печати) можно указать интересующий вас выходной набор, выбрав его из списка Output Set. На рисунке выбран набор, соответствующий второму варианту нагружения. В списке Category вы можете указать категории выходных значений, которые будут внесены в листинг. Дело в том, что полный список всех значений (он печатается по умолчанию и соответствует опции 0..Any Output) часто оказывается слишком длинным. Если интересуют не все вычисленные величины, а только их определенная часть, вы можете сократить объем листинга, указав одну из следующих опций:

1..Displacement – перемещения;