Методические указания к выполнению контрольных работ (Кр.1 и Кр.2), страница 2

После ознакомления с заданием студент обязан окончательно его уточнить и согласовать с преподавателем, кратко объяснив переход от реального исследуемого объекта к модели, которую он будет решать.

Итоговое задание должно быть представлено в соответствии с требованиями ЕСКД.

Детальное рассмотрение всех аспектов использования САЕ-системы Sigma, вопросы, связанные с алгоритмизацией, а также выполнением курсовых работ приведено в подсистеме «Помощь» комплекса Sigma, а также в пособии “Решение задач в Sigma », выложенного на сайте

2.2. Предварительные действия.

Перед выполнением Кр студент выполняет следующую предварительную работу:

• заходит на сайт www.mai6.ru > Дисциплины > Модели и методы анализа проектных решений > Программа САЕ Sigma и скачивает указанную преподавателем версию САЕ-системы Sigma с сервера Яндекс Диск, предназначенного для хранения файлов и обмена ими с другими пользователями;

• устанавливает на компьютере учебную САЕ-систему Sigma, запустив файл setup_Sigma.exe. При установке программы рекомендуется выполнять все предлагаемые установщиком действия. Программа установится в директорию Program File > MAI > Sigma (с номером версии программы, например 7.1). Директория (например, Sigma 7.1) будет содержать 12 папок, из которых наибольшего внимания на начальном этапе освоения программы потребуют папки проектов-примеров Example 1, Example 2 и Example 3, папка Source с исходниками расчетного модуля системы и папка bin , содержащая файл запуска программы Sigma32.exe со значком . Надо сказать, что в директории программы имеется ещё дублирующий равноценный файл запуска с именем программы, но использовать надо рекомендуется Sigma32.exe, если, конечно, при установке программы не была указана опция «Создать ярлык на рабочем столе». Удобно отослать Sigma32.exe на рабочий стол. Если ярлык создан при установке, то в дальнейшем запуск программы следует осуществлять именно через него;

• знакомится с документацией по системе: «Краткое описание учебной системы Sigma» и «Описание и руководство пользователя САЕ-систему Sigma », расположенные на сайте www.mai6.ru > Дисциплины > CAD/CAE-системы >Описание системы и руководство пользователя CАЕ Sigma;

• запускает программный комплекс Sigma от имени администратора с помощью или значка программы на рабочем столе;

• с помощью готовых примеров Example 1, Example 2, Example 3 и прилагаемой документации, а также подсистемы «Помощь» программы Sigma знакомится с последовательностью и спецификой работы в системе Sigma, а также общими возможностями программного комплекса, знакомится со структурой вычислительного блока, логикой его построения и взаимодействия его частей.

Примечание:

Для корректной работы всех подсистем программы в последних версиях ОС Windows необходимо отключить службы ISS

Панель управления => Программы и компоненты, нажать на "Включение или отключение компонентов Windows", затем отключить компонент "Службы ISS"

2.3. Создание проекта.

Открыв проект, например, Example 3, можно ознакомиться с основными параметрами проекта, геометрической моделью, кодом подпрограмм BOUND, FORCE, FINDNOOD, GRIDDM

При создании проекта следует руководствоваться следующим порядком действий:

1п. На основной панели программы Sigma выбрать из меню «Проект» опцию «Создать» (или использовать соответствующую пиктограмму), после чего в открывшемся окне правой клавишей мыши создать папку в которую записать и сохранить имя проекта

Имена папок и файлов проекта должны быть написаны латиницей

без использования знака подчеркивания и содержать не больше 8 символов. Путь к файлам проекта должен содержать только латинские символы и тоже не содержать знаков подчеркивания.

Если нарушить эти требования, то программа в результате компиляции не выдаст никаких ошибок, но рассчитывать, тем не менее, не будет.

>>

2п. Открыть в Sigma меню «Настройки» проекта, пометить и перевести опцией файлы BOUND и FORCE из стандартных в число редактируемых, т.е. выполнить цепочку:

Настройки>Конфигурирование проекта>

>>

>>

пометить BOUND.for> > OK> пометить FORCE.for> > OK

Тем самым стандартные файлы BOUND и FORCE скопируются в папку проекта для Sigma и станут доступными для редактирования.

Здесь же в «Конфигурирование проекта » задать имя файла геометрической модели рассчитываемого объекта (файла геометрии пластины) и сохранить её с раcширением .sfm в папке проекта (расширение будет создано автоматически), т.е. выполнить цепочку:

browse>указать имя файла геометрии > OK

Имя файла геометрии должно быть написано латиницей.

3п. В меню «Настройки» > «Конфигурирование комплекса» > Общие установить опции удаления файлов mak, obj и вспомогательных файлов расчета.

4п. Выйти из Sigma, запустить комплекс заново и открыть созданный проект. Проект готов для дальнейшей работы.

3. Контрольная работа 1

Создание геометрической модели.

Целью Кр.1 является создание геометрической модели (ГМ) рассчитываемого

объекта. Полная ГМ для расчета методом конечных элементов представляет собой объект, разделенный на конечные элементы.

Подробное объяснение сути используемого метода триангуляции и процедуры построения геометрической модели изложено

в    разделе  2.4. пособия "Решение задач в Sigma",  выложенного на сайте.

Образование сетки КЭ в Sigma проводится программой триангуляции GRIDDM, для которой входные данные формируются в модуле DGRIDD, где содержится информациия о предварительной ГМ (cм. структуру расчетного блока в подсистеме «Помощь» САЕ Sigma).

Предварительная ГМ представляет собой пластину, разбитую на зоны, которые формируются в подсистеме геометрического моделирования, встроенной в Sigma.

Более подробно формирование геометрической модели объекта описано в главе 2.5. «Геметрическая модель объекта» пособия «Решение задач в Sigma» (см. сайт).

Выполняя Кр.1, студент в соответствии с заданием может формировать предварительную геометрическую модель пластины непосредственно средствами системы Sigma в подсистеме геометрического моделирования. Другой способ – сформировать геометрию пластины средствами системы AutoCad (или Solid Edge) с последующим экспортом в систему Sigma и разделением её на 8-ми узловые зоны.

Этапы выполнения Кр.1 следующие:

Этап 1.

Формирует отчет по циклу Кр с титульным листом. Оформляет заголовок Кр.1 и указывает цель выполнения Кр.1.

На основе исходного задания студент должен сформировать итоговое задание, следуя тексту по изменению геометрии, закреплений и нагрузок на пластину. В случае необходимости уточняет задание с преподавателем.

После заголовка Кр.1 в отчет помещается исходное задание, чертёж итогового задания и чертёж модели, которую будет рассчитываться вместо цельного объектва. При этом студент должен кратко обосновать переход от реального исследуемого объекта к модели, которую он будет решать.

Чертежи, помещаемые в отчет, должны полностью отвечать всем требованиям ЕСКД. Размеры – в сантиметрах с точностью до 1мм.

Изображение нагрузок и закреплений рекомендуется делать цветными, так как они не нормированы требованиями ЕСКД. Стрелки, изображающие нагрузку, должны быть перепендикулярны сторонам, к которым приложена нагрузка.

При этом изображение нагрузок должно быть более или менее адекватными действительным графикам функции нагрузок.

Этап 2.

Начинать формирование предварительной геометрической модели следует с установления размерности «см» в подсистеме «Геометрическая модель» (см. всплывающую подсказку на основном окне Sigma), так как задания 6-го семестра предусматривают установление геометрических размеров в сантиметрах.

Пластину надо располагать в первой четверти координатных осей

(иначе могут возникнуть трудности при экспорте в Nastran);

Продолжить - формированием, собственно, предварительной геометрической модели средствами подсистемы геометрического моделирования. Размеры ГМ должны полностью соответствовать чертежу модели. При построении предварительной геометрической модели следует избегать резко невыпуклых зон, вытянутых зон и зон с острыми углами.

Во-первых, методы триангуляции могут не сработать в таких зонах (например, у алгоритма изопараметрических координат, реализованного в Sigma, есть ограничения на положение промежуточных узлов, остроугольность зоны и др.), а во вторых, сетка КЭ - это входные данные для расчета, которые должны быть сформирована таким образом, чтобы расчет получался наиболее достоверным.

Установлено, что наиболее достоверный расчет по МКЭ получается на равносторонних КЭ. Поэтому надо стремиться к такой конфигурации зон, при которых большинство получаемых КЭ по форме приближались к равносторонним треугольникам. С этих позиций сильно невыпуклые зоны, вытянутые зоны и зоны с острыми углами очень плохие варианты предварительных данных для формирования сетки КЭ.

Учесть, что сетка КЭ должна состоять из КЭ примерно одинаковой площади и размеров, что достигается формированием преимущественно выпуклых зон с примерно равной площадью.

Правила формирования предварительной геометрической модели

1. Необходимо получить примерно равномерную сетку конечных элементов

(конечных элементов примерно равной площади). При этом форма конечных элементов должна стремиться к равностороннему треугольнику. Это достигается приблизительно одинаковыми очертаниями и размерами зон, при построении которых следует избегать вытянутых и невыпуклых форм, образования острых углов между сторонами зонами, а также установлением промежуточных узлов на серединах сторон зон.

В случае, когда из-за геометрии пластины полностью равномерной сетки нельзя достичь, необходимо теми же средствами добиться более или менее плавного перехода от КЭ больших размеров к КЭ меньших размеров.

2. Обход узлов при образовании зон должен проходить против часовой стрелки.

3. Формирование следующей зоны необходимо начинать со стороны, принадлежащей уже образованной зоне.

4. Зоны могут стыковаться только по одной стороне.

5. Сторона зоны, представляющая внешнюю часть контура рассчитываемого объекта, должна описывать только одну функцию геометрических линий, представляющих этот контур.

6. При разбиении на зоны необходимо учесть, что в точках изменения

знака и вида функции нагрузки должны находиться основные узлы зоны с точностью до миллиметра по расстоянию от начала координат функции нагрузки;

7. Размеры ГМ должны полностью соответствовать чертежу модели. Координаты узлов на окружностях должны соответствовать радиусу окружности с погрешностью по радиусу не превышающей 1%.

Примечание: для расстановки узлов по окружности удобно пользоваться любой графичеcкой программой, например, AGrapher, в которой есть функционал «Вычисление функции», записав в который формулу окружности, можно по заданной координате Х вычислить координату Y.

Этап 3.

Завершить выполнение Кр.1 следует проведением тестового расчета проекта при NRC=3 с использованием тестовых подпрограмм FORCE и BOUND, в процессе которого формируется сетка КЭ.