Методические указания к выполнению курсовой работе, страница 2

Напоминаем, что все рисунки должны быть снабжены комментариями после некоторого анализа.

После выполнения подготовительного этапа студент приступает к выполнению основной части работы П.1.

Практический (основной) этап П.1.

В основной практической части П.1. на основе результатов Кр 6-го семестра по выделению подобластей повышенных и пониженных значений напряжений студент в Preproсessor-е создает новую форму геометрической модели (файл .sfm) с новым делением пластины на 8-ми-узловые зоны с тем, чтобы границы некоторых зон приблизительно совпадали с границами подобластей с повышенным и пониженным уровнями напряжений. Т.е. новая форма геометрической модели должна более адекватно описывать найденные в Кр 6-го семестра области повышенных и пониженных значений напряжений.

Требования к формированию зон и их сторон совпадают с требованиями пункта Кр.1 семестра 6.

Для сторон, образующих внешнюю геометрию пластины, рекомендуется между основными узлами использовать только простейшие геометрические линии: прямая, окружность. Стороны внутри пластины могут иметь изломы в промежуточных узлах для более адекватного описания границ областей повышенных и пониженных значений напряжений.

Экспортирует новую форму геометрической модели, созданной в Preproсessor-е, в выбранную директорию, где средствами Sigma, создает новый проект, указав в конфигурации проекта новую форму геометрической модели.

Заканчивает конфигурирацию проекта 7-го семестра, сделав редактируемыми BOUND и FORCE , после чего копирует в эту папку BOUND и FORCE из Кр 6-го семестра, замещая тем самым стандартные BOUND.for и FORCE.for. В созданном проекте 7-го семестра должна использоваться новая геометрическая модель, подготовленная в Preproсessor-е, совместно с подпрограммами BOUND и FORCE, разработанными и отлаженными студентом в процессе выполнения Кр 6-го семестра.

В этой же папке должна находиться форма геометрической модели Кр 6-го семестра с тем, чтобы была возможность рассчитать проект со старой и новой формой геометрической модели. Поэтому в названии файла геометрии 6-го семестра должна присутствовать цифра 6, а 7-го семестра – цифра 7.

Проект должен работать в Sigma 7.2 с обоими файлами при указании имени соответствующего файла .sfm в конфигурации проекта.

Оформление отчета по П.1.

Отчет по П.1 должен содержать:

• скриншоты геометрической модели из Кр 6-го семестра и модели из Preproсessor-а , а также полную модель, подготовленную в Preproсessor-е в следующем виде:

• при NRC=3 в одной строке привести скриншоты графических результатов решения задачи Кр 6-го семестра в Sigma без использования Preproсessor-а и 7-го семестра с использованием Preproсessor-а с номерами узлов;

• при NRC=3 таблицы значений сил в узлах при решении задачи 6-го семестра, значения сил, рассчитанные Preproсessor-ом, значения сил из Sigma после экспорта и расчета в ней полной модели, подготовленной в Preproсessor-е;

• при NRC=3 таблица сравнения максимальных значений напряжений по зонам при решении задачи только в Sigma и в Sigma с использованием Preproсessor-а;

Далее должен присутствовать анализ результатов сравнения и вывод по функционалу Preproсessor-а с указанием замеченных недостатков.

• в одной строке скриншот результатов решения задачи Кр 6-го семестра при NRC=7 с выделенными подобластями пониженных средних и повышенных значений напряжений (из Кр 6-го семестра), скриншот геометрической модели нового разбиения из Preproсessor-а и скриншот того же разбиения после экспорта в Sigma;

Под картинками привести значения диапазонов пониженных, средних и повышенных напряжений, использованные в Кр 6-го семестра при поиске очертаний соответствующих подобластей, и перечисление номеров зон нового разбиения, где будет реализовано то или иное свойство КЭ;

• при NRC=7 для доказательства правильности построения новой геометрической модели поместить таблицу теоретических значений суммарных сил (интегралов с указанием пределов интегрирования) от распределённой нагрузки и её участков, а также значений сил на этих участках и сторонах, получающихся на старой и новой сетках. Указать причины расхождений;

• при NRC=7 для доказательства правильности построения новой геометрической модели в одной строке скриншот картинок эквивалентных напряжений с указанием зон на старой и новой сетках (со шкалами значений напряжений), с приложенными силами и реализованными граничными условиями;

• вывод по результатам выполнения раздела 1.2 П.1.

Проверка.

Представляемый материал для проверки выполнения П.1 должен содержать:

1. папку с проектом Sigma 6-го семестра, содержащую только 4 необходимых файла.

2. папку punkt11, содержашую две папки:

а) папку проекта препроцессора с приложенными силами, реализованными граничными условиями и заданными характеристиками используемого материала.

б) папку, 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, содержашую две аналогичные папки:

а) папку проекта препроцессора с новым делением на зоны (новой формой), но без формирования сетки и приложения нагрузок и реализации граничных условий

б) папку, содержащую файл новой формы sfm проекта препроцессора, экспортированного в Sigma. В этой же папке должны быть файлы BOUND и FORCE 6-го семестра. С использованием экспортированного файла sfm и подпрограмм BOUND и FORCE в этой папке должен быть сформирован студентом новый проект Sigma.

Этот проект будет основным при дальнейшем выполнении заданий КР 7-го семестра.

П.2. Исследование влияния входных параметров на результаты решения задачи МКЭ.

Содержание работы по П.2.

П.2.1. Анализ влияния сетки КЭ на результаты вычислений.

Результаты решения приближенными методами, в том числе и МКЭ, критическим образом зависят от степени дискретизации рассчитываемого объекта. Поэтому сравнение результатов расчета на двух сетках имеет смыл только когда степеь дискретизации - число КЭ у них однаково. Но и это не будет исчерпывающим условием. При анализе влияния сетки по максимальным значениям выходных параметров программы численного метода важно понимать, одинаковая ли степень дискретизации в тех областях, где возникают максимальные значения напряжений. Последнее является уже более сложной задачей.

В П.2.1 для оценки влияния разных сеток КЭ на результаты расчетов проводится на основе соблюдения хотя бы приблизительного равенства числа КЭ во всей рассчитываемой области.

• провести расчет при NRC=7 напряженно-деформированного состояния пластины на старой и новой сетках с материалом, применённым в Кр 6-го семестра и при толщине, равной , полученной в Кр.3. 6-го семестра.

• для NRC=7 составить таблицу, в которой указать диапазоны максимальных значений всех видов напряжений, получающихся в результате расчета на старой и новой сетках при толщине, равной , полученной в Кр.3. 6-го семестра, и подсчитать % изменения этих максимальных значений. Указать максимальное значение (в %) изменения напряжений на старой и новой сетках.

Форма таблицы приведена ниже. Здесь NE- число КЭ.

Таблица 2.1.

Сетка и число свойств								из всех видов напряжений	max % отличия значений
Старая сетка Одно свойство NE=	max
	min
Новая сетка Одно свойство NE=	max	32800	9200	10000	35100	8100	33000	35100
	min	-21900	-21300	-2900	-18300	-23200	12000	-2900
% изменения значений	по max
	по min

Примечание:

Так как старая и новая сетки чаще всего будут иметь разное число КЭ, то прямое сравнение напряжений при таких условиях будет некорректным.

Поэтому одну из сеток следует рассчитывать при NRC=7 (обычно такой сеткой будет сетка КР 7-го семестра из-за большего числа зон), а вторую сетку надо рассчитывать при том NRC, при котором получается число КЭ сравнимым с числом КЭ первой сетки при NRC=7.

Понятно, что при равном числе КЭ в старой и новой сетках расчет следует проводить при NRC=7 для обеих сеток.

• провести анализ полученных числовых результатов и сделать выводы по влиянию изменения сетки на результаты расчета МКЭ с учетом уровня значений напряжений.

П.2.2. Анализ влияния характеристик свойств КЭ на результаты вычислений.

Предварительно надо реализовать несколько свойств КЭ в пластине и подобрать наиболее оптимальные соотношения толщин.

Реализация нескольких свойств КЭ.

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.

При этом:

• в подобластях со средним уровнем напряжений использует

материал Алюминиевый сплав КР 6-го семестра;

• в подобластях с пониженным уровнем напряжений –

материал 6061-Т651 Al Plate (из банка материалов FEMAP);

• в подобластях с повышенным уровнем напряжений –

материал 2024-Т351 Al Plate (из банка материалов FEMAP);