1lr2nastran4angel8 (8 Исследование влияния типа КЭ на результаты расчета в САЕ-Nastran)

9

Лабораторная работа «Исследование влияния типа КЭ на результаты расчета в САЕ-Nastran»

Кафедра 609

Столярчук В.А.

2009

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«Исследование влияния типа КЭ на результаты расчета в САЕ-Nastran»

по дисциплине «Модели и методы анализа проектных решений»

8-ой семестр

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа

1. Содержание лабораторной работы.

2. Последовательность выполнения лабораторной работы

3. Требования к оформлению отчета

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.

Детальное рассмотрение всех аспектов использования учебной системы Sigma, вопросы, связанные с алгоритмизацией, а также выполнением лабораторных работ приведено в подсистеме «Помощь» комплекса Sigma.

Для работы в САЕ-Nastran необходимо изучение материалов по системе, приведенных на сайте.

Общее требование к лабораторным работам.

Все пункты отчетов по лабораторным работам должны заканчиваться выводом или заключением, кратко формулирующим итоги выполнения данного пункта.

1. Содержание лабораторной работы.

Конечно-элементная модели, созданные при NRC=3,5 в Sigma экспортируется в Nastran. Зона, содержащая точку, выбранную в КР 8-го семестра, и соседние зоны, имеющие хотя бы один общий узел с зоной, содержащей точку, преобразуются средствами Nastran-а к учащенной сетке треугольных и сетке четырёхугольных конечных элементов. При этом, хотя бы одна из соседних зон должна иметь закрепленные узлы, а другая – нагруженные узлы. Если таких соседних зон нет, то надо распространять область изменения сетки на зоны, обладающими такими свойствами.

Проводится расчет и сравниваются значения напряжений и перемещений в исследуемой точке, полученные на треугольной и четырехугольной сетках. В процессе выполнения лабораторной работы необходимо также оценить изменения (в %) в максимальных значениях каждого из напряжений на всей пластине, возникшие при использовании учащенной треугольной и четырехугольной сетках.

2. Последовательность выполнения лабораторной работы.

Автор инструкции: студент гр. 06-421 Зайцев А.В. (2008 г)

Руководитель: Столярчук В.А.

2. 2. Последовательность действий по сгущению сетки 2.2.2. Выбор границ КЭ, на которых будут добавлены дополнительные узлы. 2.2. 3. Выбор настроек сгущения сетки3. 4. После получения сетки важно иметь в виду:

2. Последовательность действий по сгущению сетки

Сгущение сетки производится путем переразбиения выбранных КЭ заданного типа средствами Femap.

Для этого нужно открыть проект Femap. (файл типа *.MOD)

«File > Open …» , выбрав заранее подготовленный файл с расширением MOD, и выполнить следующие действия:

2.1. Выбор КЭ

Mesh > Remesh > Refine ,

после чего появится следующее окно:

которое предлагает Вам выбрать КЭ. Это можно сделать, просто кликнув на изображение КЭ или указать их номера в прилагаемом окне. После окончания выбора нажимаем кнопку «ОК».

Далее появиться следующее окно:

В нем можно выбрать следующие режимы сгущения:

- Refine (Детализация, уточнение, сгущение сетки).

имеет единственную опцию – “Refinement ratio” X:1 . В место X нужно указать коэффициент сгущения сетки, т.е. если вместо X поставить число 2, то вместо одного треугольника получится 2, если поставить, 3 то 3 треугольника, но это не всегда так. Так как это всего лишь коеффициент, и всё зависит от типа КЭ и от конкретной ситуации. Одним словом, чем больше этот коэффициент, тем гуще сетка.

- Remesh (Перестроение сетки) Перестраивает сетку минуя пункт 1.2. Не имеет многих опций, связанных со сгущением сетки (просто режим).

- Unrefine (Обратное действие, чем сгущение сетки). Аналогичен refine, но не сгущает сетку, а наоборот - разряжает её.

На этом шаге нам нужно только указать Refinement Ratio, если оно отлично от 2.

После чего: «OK»

2.2. Выбор границ КЭ, на которых будут добавлены дополнительные узлы.

Для этого нужно указать «отрезки», выбрав его начальный и конечный узлы. Это можно сделать просто кликнув на нужные узлы. Например, на конечном элементе треугольной формы нужно будет кликнуть последовательно узлы А и B, если необходимо образовывать узлы именно на этой стороне.

2. 3. Выбор настроек сгущения сетки

В этом окне достаточно указать:

а) форму новых КЭ (Element Shape) (треугольная или четырехугольная):

по умолчанию четырехугольная (quards).

б) Свойства новых КЭ (Property)

После чего нужно нажать кнопку «ОК»

Далее Femap отобразит новую сетку КЭ.

3. Примеры

№	До сгущения сетки	После сгущения сетки	Примечание
1.			Тип новых КЭ: треугольник., Refinement ratio:2 Как видно в результате разбиения одного треугольника, получилось два. Так как на выбранной стороне образовался ещё 1 узел.
2.			Тип новых КЭ: четырехугольник Refinement ratio:2 Как видно в результате разбиения одного треугольника, получилось три четырехугольника. Так как на выбранных сторонах образовался ещё по 1 узлу. И система автоматически добавила ещё 1 узел в центре, чтобы выполнить это сгущение.
3.			Тип новых КЭ: четырехугольник Refinement ratio:2 Как видно в результате разбиения двух треугольников, получилось три четырехугольника. Так как на выбранных сторонах образовался ещё по 1 узлу. И система автоматически добавила ещё 1 узел в центре, чтобы выполнить это сгущение. На не выбранных сторонах, узлы не добавлялись
4.			Тип новых КЭ: четырехугольник Refinement ratio:2 Выбраны все стороны
5.			Тип новых КЭ: треугольник Refinement ratio:2 На каждой выбранной стороне были добавлены по 1 узлу и фемап подобрал вот такую сетку, посчитав её наилучшей. Последовательность выбора граничных узлов также влияет, но для небольших примеров это как правило не выполняется

Примечание:

- белым кружком обозначены узлы, которые были выбраны как граничные

- желтым кружком обозначены выбранные КЭ

---- - зеленым обозначены исходные КЭ

---- - синим обозначены конечные границы КЭ

Примечание:

Внутренние алгоритмы Femap работают довольно четко и просчитывают различные ситуации, избегая, тем самым, заведомо плохих решений, но большинство вопросов приходится решать непосредственно пользователю.

4. Рекомендации.

После получения сетки важно иметь в виду:

1) после сгущения сетки не должно быть «висячих узлов»:

2) во время сгущения сетки могут образоваться дополнительные узлы, которые попадают на границу приложения распределенной нагрузки, и, следовательно, к этим новым узлам, так же должны быть приложена сила, которую необходимо правильно рассчитать:

3) необходимо обеспечивать более или менее плавный переход от большего КЭ к меньшему

4) избегать частого использования остроугольных КЭ, самым лучшим вариантом считается равносторонний треугольник или квадрат

5) следить за тем, чтобы не нарушались границы свойств КЭ

1. Требования к оформлению отчета.

Напряжения и перемещения в исследуемой точке следует свести в таблицу:

Точка №3 (5;10)-Зона №1
Напряжения NRC и тип КЭ
3 - 3 узла
3 -4 узла
дельта
%
5 - 3 узла
5 - 4 узла
дельта
%
Истинные значения
% отличия от истинных значений

Под истинными значениями понимаются значения напряжений в исследуемой точке, полученные на основании расчета в Sigma и Nastran-е в КР 8-го семестра.

По результатам, приведенным в таблице сделать вывод.

Также необходимо оценить изменения в максимальных значениях каждого из напряжений на всей пластине, внесенные применением учащенной треугольной и четырехугольной сеток.

Для этого строится отдельная таблица.