Огородникова О.М. - Введение в компьютерный конструкционный анализ, страница 6
Описание файла
Документ из архива "Огородникова О.М. - Введение в компьютерный конструкционный анализ", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы автоматизированного проектирования (оап)" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "основы автоматизированного проектирования (сапр)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Огородникова О.М. - Введение в компьютерный конструкционный анализ"
Текст 6 страницы из документа "Огородникова О.М. - Введение в компьютерный конструкционный анализ"
| Пример 3 | ||||
|
| Рис.3.3. Жесткое закрепление крыла планера | |||
| nsel,all | Выбрать узлы; all - все узлы | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> By Num/Pick> Reselect> OK> Pick all] | ||
| mxpand,5 | Задать число извлекаемых мод для записи в файл расчетных результатов; 5 - число мод | Main Menu> Solution> | ||
| solve | Начать вычисления | Main Menu> Solution> Solve> | ||
| finish | Закончить работу в препроцессоре | Выполнять необязательно | ||
| /post1 | Начать работу в постпроцессоре | |||
| set,list,2 | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; list - суммарные данные на каждом шаге нагружения; 2 - а также заголовки и комментарии, если они есть | Main Menu> General Postproc> | ||
| set,first | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; first - прочитать результаты вычисления первой моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> First Set | ||
| pldisp,0 | Показать на экране деформированную конструкцию; 0 - только деформированную форму | Main Menu> General Postproc> Plot Results> Deformed Shape [Items to be plotted> Def shape only> OK] | ||
| anmode,10,.5e-1 | Вывести на экран анимированные колебания; 10 - число кадров; .5e-1 - продолжительность просмотра каждого кадра в секундах | Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode shape [No of frames to create> 10> Time delay> 0.5> OK] | ||
| set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> Next Set | ||
| pldisp,0 | Показать на экране деформированную конструкцию; 0 - только деформированную форму | Main Menu> General Postproc> Plot Results> Deformed Shape [Items to be plotted> Def shape only> OK] | ||
| anmode,10,.5e-1 | Вывести на экран анимированные колебания; 10 - число кадров; .5e-1 - продолжительность просмотра каждого кадра в секундах | Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode shape [No of frames to create> 10> Time delay> 0.5> OK] | ||
| set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> Next Set | ||
| pldisp,0 | Показать на экране деформированную конструкцию; 0 - только деформированную форму | Main Menu> General Postproc> | ||
| Пример 3 | ||||
|
| Рис.3.4. Колебания крыла планера для каждой моды выводятся на экран в виде анимационного ролика; легенда справа содержит данные о собственной частоте колебаний для данной моды (freq=22.952) | |||
| anmode,10,.5e-1 | Вывести на экран анимированные колебания; 10 - число кадров; .5e-1 - продолжительность просмотра каждого кадра в секундах | Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode shape [No of frames to create> 10> Time delay> 0.5> OK] | ||
| set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> | ||
| pldisp,0 | Показать на экране деформированную конструкцию; 0 - только деформированную форму | Main Menu> General Postproc> Plot Results> Deformed Shape | ||
| anmode,10,.5e-1 | Вывести на экран анимированные колебания; 10 - число кадров; .5e-1 - продолжительность просмотра каждого кадра в секундах | Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode shape [No of frames to create> 10> Time delay> 0.5> OK] | ||
| set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> | ||
| pldisp,0 | Показать на экране деформированную конструкцию; 0 - только деформированную форму | Main Menu> General Postproc> [Items to be plotted> Def shape only> OK] | ||
| anmode,10,.5e-1 | Вывести на экран анимированные колебания; 10 - число кадров; .5e-1 - продолжительность просмотра каждого кадра в секундах | Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode shape [No of frames to create> 10> Time delay> 0.5> OK] | ||
| finish | Закончить работу в постпроцессоре | Выполнять необязательно | ||
4. Анализ термических напряжений
Когда моделирование процессов, протекающих в системе, требует привлечения знаний из различных областей физических и инженерных наук, говорят о междисциплинарном анализе (coupled-field analysis). Типичными задачами на стыке дисциплин являются следующие: пьезоэлектрический эффект, когда требуется вычислить распределение электрического потенциала, обусловленное упругой деформацией; напряженное состояние, обусловленное сложным распределением температуры и различным поведением материалов конструкции при нагреве; индукционный нагрев; ультразвуковые преобразователи; микроминиатюрные электро-механические системы.
Решение задач междисциплинарного анализа можно провести последовательно, передавая результаты решения с выхода одного расчетного модуля на вход другого, или совместно, но тогда требуется привлечение специальных типов конечных элементов, учитывающих все необходимые для решения составной проблемы степени свободы и виды нагружения. Только совместный способ решения сложной проблемы дает точное решение в случае ярких проявлений нелинейности.
Последовательный междисциплинарный анализ предполагает, что результатом решения первой задачи являются параметры нагружения для решения следующей задачи. Причем различают два способа организации баз данных: 1) непрямой способ, когда на каждом этапе создается своя база данных (в том числе и свои файлы расчетных результатов); база данных содержит информацию о модели, о сетке, о нагружении и пр., а при переходе на другой этап осуществляется передача информации между автономными базами данных; 2) способ физического окружения, когда формируется единая база данных, но изначально перечисляются все этапы, и соответствующие файлы получают различные названия; такая база данных содержит общую информацию об узлах, элементах и материалах.
Пример анализа температурных полей и термических напряжений
Тип анализа: термический, статический; последовательное решение задач с передачей информации между автономными на каждом этапе базами данных.
Цель анализа: определение термических полей и напряжений в конструкции, обусловленных различным поведением материалов при нагреве.
Описание задачи: длинный, тонкостенный стальной цилиндр зажимается в алюминиевую цилиндрическую оправку; на внутренней поверхности стального кольца поддерживается температура, превышающая на 130 градусов температуру окружающей среды; определить распределение температуры и напряжений в системе.
| Пример 4 | ||
| Команда | Описание команды | Путь выполнения команды |
| /title,indirect method | Ввести название задачи, которое затем появится на графиках и в легендах. | Utility Menu> File> Change Title |
| /prep7 | Начать работу в препроцессоре | |
| et,1,plane77,,,1 | Выбрать из библиотеки тип элемента; 1 – номер типа элемента; plane77 – название элемента в библиотеке ,, - система координат элемента параллельна глобальной системе координат; ,, - добавить внешние смещения; 1 - осесимметричный | Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete |
| mp,kxx,1,2.2 | Задать свойство материала; kxx – теплопроводность; 1 – номер материала; 2.2 – величина теплопроводности | Main Menu> Preprocessor> Material Props [Constant> Isotropic> 1> OK> |
| mp,kxx,2,10.8 | Задать свойство материала; kxx – теплопроводность; 2 – номер материала; 10.8 – величина теплопроводности | Main Menu> Preprocessor> Material Props [Constant> Isotropic> 2> OK> |
| rectng,.1875,.4,0,.05 | Создать прямоугольную область в рабочей плоскости; .1875 - первая координата X; .4 - вторая координата X; 0 - первая координата Y; .05 - вторая координата Y | Main Menu> Preprocessor> Create> Rectangle> By Dimensions [X-coordinates> .1875> .4> Y-coordinates> 0> .05> Apply> |
| rectng,.4,.6,0,.05 | Создать прямоугольную область в рабочей плоскости; .4 - первая координата X; .6 - вторая координата X; 0 - первая координата Y; .05 - вторая координата Y | X-coordinates> .4 > .6> Y-coordinates> 0> .05> OK] |
| aglue,all | Связать созданные поверхностные объекты, объединив общие границы; all - связать все поверхностные объекты | Main Menu> Preprocessor> Operate> Glue> Areas [Pick all] |
| numcmp,area | Сжать нумерацию выбранных объектов; area - сжать номера поверхностей | Main Menu> Preprocessor> Numbering Ctrls> Compress numbers [Areas> OK] |
| asel,s,area,,1 | Выбрать поверхности; s,area,, - новый выбор поверхностей; 1 - номер поверхности | Utility Menu> Select> Entities [Areas> |
| Пример 4 | ||
| aatt,1,1,1 | Связать атрибуты элемента с выбранной поверхностью; 1 - номер материала; 1 - номер реальной константы; 1 - номер типа выбранной поверхности | Main Menu> Preprocessor> Attributes> Define> Picked area [Выбрать левый прямоугольник мышью> OK] |
| asel,s,area,,2 | Выбрать поверхности; s,area,, - новый выбор поверхностей; 2 - номер поверхности | Utility Menu> Select> Entities [Areas> |
| aatt,2,1,1 | Связать атрибуты элемента с выбранной поверхностью; 2 - номер материала; 1 - номер реальной константы; 1 - номер типа выбранной поверхности | Main Menu> Preprocessor> Attributes> Define> Picked area [Выбрать правый прямоугольник мышью> Material number> 2> OK] |
| asel,all | Выбрать группу поверхностей; all - восстановить полный набор | Utility Menu> Select> Entities [Areas> Sele all> Cansel] |
| esize,.05 | Задать величину элементов; .05 - длина элемента вдоль линии - границы разбиваемой площади | Main Menu> Preprocessor> Meshing> Size Cntrls> Manual Size> Global> Size [SIZE Element edge length> 0.05> OK] |
| amesh,all | Сгенерировать узлы и разбить поверхностные объекты на поверхностные элементы; all - генерировать сетку на всех поверхностях | Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh> Areas> Mapped> 3 or 4 sided [Pick all] |
| nsel,s,loc,x,.1875 | Выбрать узлы; s - новый выбор; loc - по координате в активной системе координат; x - по координате x; .1875 - значение координаты | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> |
| d,all,temp,200 | Ограничить степени свободы в узлах; all - во всех выбранных узлах; temp - задать температуру; 200 - значение температуры | Main Menu> Solution> Loads> Apply> Tharmal> Temperature> On Nodes |
| nsel,s,loc,x,.6 | Выбрать узлы; s - новый выбор; loc - по координате в активной системе координат; x - по координате x; .6 - значение координаты | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> |
| d,all,temp,70 | Ограничить степени свободы в узлах; all - во всех выбранных узлах; temp - задать исходную температуру; 70 - значение температуры | Main Menu> Solution> Loads> Apply> Tharmal> Temperature> On Nodes |
|
| Рис.4.1. Результат генерации сетки; объемная задача сводится к плоской; заданы граничные термические нагрузки (различные температуры приложены к границам) | |
| nsel,all | Выбрать узлы; all - все узлы | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> |
| finish | Закончить работу в препроцессоре | Выполнять не обязательно |
| /solu | Начать работу в процессоре | |
| solve | Начать вычисления | Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK |
| finish | Закончить работу в процессоре | Выполнять необязательно |
| /post1 | Начать работу в постпроцессоре | |
| path,radial,2 | Обозначить направление (для построения графиков распределения температуры и напряжений); radial - название; 2 - количество точек, определяющих направление | Main Menu> General Postproc> Path Operation> Define Path> By Location |
| ppath,1,,.1875 | Задать узел, определяющий направление; 1 - номер точки; ,,.1875 - координаты X, Y точки | Path Point number> 1> X,Y,Z Location in Global CS> 0> .1875> OK> |
| Пример 4 | ||
| ppath,2,,.6 | Задать второй узел, определяющий обозначенное направление; 2 - номер точки; ,,.6 - координаты X, Y точки | Path Point number> 1> X,Y,Z Location in Global CS> 0> .6> OK> Cansel] |
| pdef,temp,temp | Прочитать и интерполировать расчетные результаты в данном направлении; temp - метка интерполированных результатов, может быть использована дальше для чтения данных; temp - интерполировать в данном направлении значения температуры | Main Menu> General Postproc> Path Operation> Map onto Path |
| pasave,radial,filea | Сохранить значения температуры вдоль обозначенного направления в файл; radial - название направления; filea - название файла | |
| plpath,temp | Показать на экране распределение температуры вдоль направления; temp - метка данных | Main Menu> General Postproc> |
|
| Рис.4.2. Радиальное распределение температуры | |
| finish | Закончить работу в построцессоре | |
| /prep7 | Вернуться в препроцессор | |
| et,1,82,,,1 | Выбрать из библиотеки тип элемента; 1 – номер типа элемента; 82 – название объемного элемента в библиотеке; ,, - система координат элемента параллельна глобальной системе координат; ,, - добавить внешние смещения; 1 - элемент должен обладать осесимметричными свойствами | Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete [Add> Structural> Solid> Quad 8node 82> |
| mp,ex,1,30e6 | Задать свойство материала; ex – модуль Юнга; 1 – номер материала; 30e6 – величина модуля Юнга | Main Menu> Preprocessor> Material Props [Constant> Isotropic> 1> OK> Young's modulus EX> 30e6> |
| mp,alpx,1,.65e-5 | Задать свойство материала; alpx – коэффициент линейного расширения; 1 – номер материала; .65e-5 – величина коэффициента линейного расширения | Thermal expansion coeff ALPX> .65e-5> |
| mp,nuxy,1,.3 | Задать свойство материала; nuxy – коэффициент Пуассона; 1 – номер материала; 0.3 – величина коэффициента Пуассона | Poisson's ratio NUXY> 0.3> Apply> |
| Пример 4 | ||
| mp,ex,2,10.6e6 | Задать свойство материала; ex – модуль Юнга; 2 – номер материала; 10.6e6 – величина модуля Юнга | 2> OK> Young's modulus EX> 10.6e6 > |
| mp,alpx,2,1.35e-5 | Задать свойство материала; alpx – коэффициент линейного расширения; 2 – номер материала; .1.35e-5 – величина коэффициента линейного расширения | Thermal expansion coeff ALPX> 1.35e-5 > |
| mp,nuxy,2,.33 | Задать свойство материала; nuxy – коэффициент Пуассона; 2 – номер материала; 0.33 – величина коэффициента Пуассона | Poisson's ratio NUXY> 0.33> OK] |
| nsel,s,loc,y,.05 | Выбрать узлы; s - новый выбор; loc - выбор по координате в активной системе координат; y - по координате y; .05 - значение координаты | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> |
| cp,1,uy,all | Задать дополнительно степени свободы; 1 - номер дополнительно определяемой степени свободы; uy - разрешить смещение вдоль оси Y; all - во всех выбранных узлах | Main Menu> Preprocessor> Coupling/Ceqn> Couple DOFs |
| nsel,s,loc,x,.1875 | Выбрать узлы; s - новый выбор; loc - по координате в активной системе координат; x - по координате x; .1875 - значение координаты | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> |
| cp,2,ux,all | Задать дополнительно степени свободы; 2 - номер дополнительно определяемой степени свободы; ux - разрешить смещение вдоль оси X; all - во всех выбранных узлах | Main Menu> Preprocessor> |
| nsel,s,loc,y,0 | Выбрать узлы; s - новый выбор; loc - выбор по координате в активной системе координат; y - по координате y; 0 - значение координаты | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> |
| d,all,uy,0 | Задать ограничения свободы в узлах; all - во всех выбранных узлах; uy - запретить смещение по оси y; 0.0 - нулевое смещение по оси y | Main Menu> Solution> Loads> Apply> Structural> Displacement> On Nodes |
| nsel,all | Выбрать узлы; all - все узлы | Utility Menu> Select> Entities [Nodes> |
| finish | Закончить работу в препроцессоре | Выполнять необязательно |
| /solu | Начать работу в процессоре | |
| tref,70 | Задать базовую температуру, относительно которой проводится расчет термических напряжений; 70 – значение базовой температуры | Main Menu> Solution> Loads> Settings> Reference Temp [70> OK] |
| ldread,temp,,,,,,rth | Прочитать данные из файла результатов и приложить их как нагрузки; temp - прочитать значения температуры; rth - формат (расширение) файла | Main Menu> Solution> Apply> |
| solve | Начать вычисления | Main Menu> Solution> Current LS |
| finish | Закончить работу в препроцессоре | Выполнять необязательно |
| /post1 | Продолжить работу в постпроцессоре | |
| paresu,radial,filea | Восстановить направление из файла; radial - название направления; filea - название файла | Main Menu> General Postproc> Paths from file [Read from file> filea> OK] |
| Пример 4 | ||
| pmap,,mat | Задать точки в прочитанном направлении; ,, map - условие непрерывности - непрерывность материала | Main Menu> General Postproc> Path Operations> Define Path> Path Options |
| pdef,sx,s,x | Прочитать и интерполировать результаты в данном направлении; sx - метка интерполированных результатов, может быть использована дальше для чтения данных; s - интерполировать в данном направлении напряжения; x - напряжения вдоль оси x | Main Menu> General Postproc> |
| pdef,sz,s,z | Прочитать и интерполировать результаты в данном направлении; sz - метка интерполированных результатов, может быть использована дальше для чтения данных; s - интерполировать в данном направлении напряжения; z - напряжения вдоль оси x | Main Menu> General Postproc> |
| plpath,sx,sz | Показать на экране распределение температуры вдоль направления; sx,sz - метки данных | Main Menu> General Postproc> |
|
| Рис.4.3. Распределение радиальных и продольных напряжений в соосных полых цилиндрах | |
| plpagm,sx,,node | Показать на экране распределение параметра; sx - показать напряжение вдоль оси X; ,,node - значения в выбранных узлах | Main Menu> General Postproc> |
|
| Рис.4.4. Эпюра радиальных напряжений | |
| finish | Закончить работу в постпроцессоре | Выполнять необязательно |
5. Расчет вынужденных колебаний
Любые механические колебания представляют собой движение с переменным ускорением: отклонение, скорость и ускорение в этом случае являются функциями времени. Для любых колебаний характерна периодичность, т.е. движение повторяется по истечении времени, называемого периодом колебания. Колебания возникают в тех случаях, когда системе, способной совершать колебания, сообщается энергия. Различают незатухающие колебания, которые происходят с постоянной амплитудой (предполагается, что в этом случае подводимая энергия сохраняется); и затухающие колебания с убывающей амплитудой. Без восполнения энергии любые колебания затухают.
