Возможности ANSYS, страница 23

При векторномпредставлениииспользуютсяотрезкисострелками, чтобы показать как абсолютноезначение, так и направление векторной величины,например, вектор перемещения или потенциаламагнитногополя.Профильрезультатовпредставляет собой график, который показываетизменение полученных величин в зависимости отзаданного пользователем пути. Линии токапоказывают траектории движения частиц вдвижущемся потоке и удобны при решении задачгидроаэромеханики.Процедуры ослеживания результатов спомощью профиля используются для привязкиданных анализа к пространственным кривым,заданным в пределах модели. После того какинтересующая величина привязана к кривой,можно получить зависимость этой величины отвыбранного пути в табличной или графическойформе.

К выделенным таким образом массивамПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75значенийвозможноприменениерядаматематическихопераций(таких,какинтегрирование,дифференцирование,умножение,скалярноеивекторноепроизведение).Этодаетвозможностьпользователю вычислять различные параметры,например, значение J-интеграла при решениизадач механики разрушения.Еще одним средством математическойобработкирезультатоврешенияявляетсяиспользование информации из таблиц конечныхэлементов. Результаты решения можно занести втаблицу элемента и использовать ее длявыполнения арифметических операций надсодержимым колонок таблицы.

К наиболеераспространеннымоперациямотносятсясложение, умножение, деление, использованиеэкспоненциальной зависимости и вычислениекоэффициента запаса.Большинство операций с результатамиотносится к данным, полученным для некоторогоособого шага решения (например, для последнегошага решения первого шага нагружения).

ВпрограммеANSYSимеетсявозможностьвыполнять некоторые операции над результатами,полученными для разных случаев нагружения. Ктаким операциям, которые доступны длярезультатов, относящихся к двум случаямнагружения, относятся: сложение, умножение,извлечение квадратного корня из числа и суммыквадратов величин, нахождение максимальных иминимальных значений. Типичным случаемтакого рода обработки данных являетсяопределениеи сохранениемаксимальныхзначений некоторой величины для двух вариантоврасчета.Одной из основных проблем конечноэлементного анализа является обоснованиеадекватностиразмерарасчетнойсетки.Программа ANSYS имеет в своем распоряжениисредствооценкирасчетнойпогрешности,обусловленной сеточной дискретизацией.

Этавозможность, от которой пользователь можетотказаться, доступна при проведении линейногопрочностного и теплового анализов для моделей,состоящих из двумерных и трехмерных(твердотельных и оболочечных) элементов.Параметр сохранения энергии, вычисляемый длякаждого элемента, можно отслеживать спомощью постпроцессора общего назначения ииспользовать для выделения тех участков сетки,которые нуждаются в измельчении.

Используяэту методику и мощные средства языкапараметрического проектирования программыANSYS,пользовательможетприменитьавтоматическое адаптивное перестроение сеткидля оптимизации расчетной модели.Для моделей с линейными свойствамиматериала могут быть вычислены коэффициентыинтенсивности напряжений KI , KII, KIII дляпоследующегоиспользованияванализеразрушений. При совместном использованиипрепроцессора PREP7 для автоматическогопостроения сетки вокруг вершины трещины и/илиописанных выше процедур получения профиляОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru54Перевод и редактирование Б.Г.

Рубцова, оформление Л.П. Остапенкорезультатов это дает мощное средство решениязадач механики разрушения.Проблема расчета циклической прочностипри усталостном накоплении повреждений,которая способна обескуражить многих, можетбыть значительно ускорена и автоматизированасредствами анализа усталостной прочности,доступнымивпостпроцессореобщегоназначения. Код американского обществаинженеров-механики (ASME) для котлов исосудов высого давления принимает во вниманиесуперпозицию напряжений и влияние нагрузокразличного происхождения. При выходе запределыупругогоповеденияматериалавыполняется упрощенный упругопластическийанализ на основе коэффициентов сниженияусталостной прочности в соответствии срекомендациями кода ASME.

В обоснованныхслучаяхнапряженияпотолщинеилипоперечному сечению линеаризуются, чтобыможно было воспользоваться справочнымизначениямикоэффициентовконцентрациинапряжений (рис. 40).ПостпроцессористориинагруженияПостпроцессор истории нагружения (длярезультатов, зависящих от времени), даетвозможность представить результаты расчета,например, узловые перемещения, напряжения илисилы реакций, в виде зависимостей от времениили от шагов нагружения.

Эти результатыдоступны для обозрения в графической илитабличной форме. Чаще всего строятсяфункциональные зависимости типа кривых“перемещение-время”.Такаявозможностьособенно полезна для оценки результатовдинамического расчета на прочность или решениянестационарной тепловой задачи. Визуальнойоценке результатов анализа могут также помочьграфики зависимости нескольких величин отчастоты (при гармоническом анализе) или отлюбых других независимых переменных (рис.41).Кроме того, над функциональнымизависимостямивпостпроцессоремогутвыполняться алгебраические преобразования.

Дляполучения новых кривых используются операциисложения, вычитания, умножения и деления.Доступны и такие процедуры, как получениеабсолютнойвеличины,извлечениекорняквадратного,нахождениелогарифмовиэскпонент, максимума и минимума. Дляполучения значений скоростей и ускоренийможноиспользоватьоперациидифференцирования и интегрирования расчетныхзависимостей. Это также позволяет получитьспектротклика(дляиспользованиявспектральном анализе).Представительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75Рис. 40Дляполученияраспределениярасчетныхпараметров вдоль некоторой кривой в пределахмодели используются профили результатов.

Наверхнемрисункесравниваютсяпрофилинапряжений для полной модели и подмодели всечении, проходящем через область сопряженияспицы и втулки. На нижнем рисункесравниваются напряжения на границе подмодели.Хорошее совпадение граничных напряженийговорит об адекватности подмодели.Офис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ruВозможности программыРис. 41С помощью постпроцессора истории нагружениялегко получить графики результатов, зависящихот времени.

В данном случае приведены кривыетемператур в нескольких узлах тепловой моделипри неустановившемся режимеЯзык параметрическогопрограммированияОбычная процедура выполнения анализа сиспользованием метода конечных элементовсостоит в создании расчетной модели, заданиинагрузок, получении решения и интерпретациирезультатов. Если результаты решения указываютна необходимость внесения изменений впроектную разработку, то требуется изменитьгеометрию модели и повторить весь процесс.Такойподходможетоказатьсявесьмадорогостоящим и длительным, особенно длясложных моделей и при большом числе вносимыхизменений.Язык параметрического проектированияпрограммы ANSYS (APDL) дает возможностьавтоматизироватьпроцессзасчет“интеллектуального” анализа, т.е.

за счет такойорганизациипрограммы,когдарешениепринимаетсянаосновеустановленныхсоотношений, значений переменных и критериев.ЯзыкпроектированияAPDLпозволяетосуществить усложненный ввод исходныхданных, что позволяет управлять вносимымиизменениями и такими основными объектамианализа, как перемещения, свойства материала,нагрузки, положение связей-ограничений иразмерыконечно-элементнойсетки.ИспользованиеязыкаAPDLрасширяетвозможностипрограммызапределытрадиционного конечно-элементного анализа ипредоставляет более развитые процедуры,относящиеся к проверке чувствительностирешения к изменениям исходных данных,параметрическому моделированию на основеПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел.

(7-095) 913-23-00, 468-81-75базовых геометрических примитивов, внесениюизменений в проект и его оптимизации.Степень влияния средств языка APDL намаксимальнуюэффективностьпрограммыANSYS зависит только от изобретательностипользователя. Так, например, некая компания,занятая производством зубчатых передач, имеетвозможностьвоспользоватьсяпрограммойANSYS для анализа всех своих новых разработок.Можно создать обобщающий набор входныхкоманд для описания основных требований кпередаче, касающихся свойств материала,геометрииидругих общихдля всехразрабатываемых передач параметров. Теперьесть возможность приступить к анализу системыи быстро выполнить его по существу для всехтипов передач, меняя значения соответствующихобъектов в перечне входных команд.Дальнейшим шагом в совершенствованиитехникииспользованияязыкаAPDL,применительно к рассматриваемому примеру,могло бы стать автоматизирование процессапроектирования.

Следует создать обобщающийкомандный ANSYS-файл, который выдавал быподробные рекомендации по выбору такихпараметров передачи, как размеры, свойстваматериала, число и шаг зубьев, нагрузки и т.д. Наоснове этих данных программа ANSYS можетвыбрать геометрию зубчатой передачи, нагрузкина зубья и выполнить нужный анализ. Более того,в программу можно ввести инструкциюобратиться к результатам расчета и принятьрешение, является ли приемлимой конкретнаяразработка при заданных ограничениях.Язык APDL располагает следующимисредствами, которые можно использоватьраздельно или совместно:• параметры;• параметры-массивы;• выражения и функции;• ветвление и циклы;• функции повторения и аббревиатурыкоманд;• макрокоманды;• процедуры пользователя.Все это многообразие средств даетвозможностьнастроитьпрограммутакимобразом, чтобы удовлетворить разнообразныезапросы, возникающие при моделировании ивыполнении анализа.

При умелом подходе иизвестной изобретательности пользователь можетсоздавать весьма совершенные средства длядостижениямаксимумаэффективностипрограммы в сфере конкретных приложений.ПараметрыЯзыкAPDLдаетпользователювозможностьиспользоватьименованныепеременные (параметры), значения которыхзадаются пользователем или вычисляются приработе программы.

Параметры можно вводить налюбой стадии работы программы ANSYS. Крометого, их можно занести в файл, чтобыОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru56Перевод и редактирование Б.Г. Рубцова, оформление Л.П. Остапенкоиспользовать в других сеансах работы или вдругих программах и отчетных документах.Параметры представляет собой удобное средствокак для контроля входных данных, так и дляупрощения их ввода (рис. 42).Параметр задается в виде константы,выражения или строки символов. Параметрконстанта представляет собой идентификатор,которому присвоено определенное значения. Так,например, пользователь может ввести константуPI с помощью команды PI=3.14159. После тогокак этот параметр определен, программаподставляет число 3.14159 вместо аргумента PIлюбойразрешеннойкоманды.Параметрконстанту можно задать, используя условноевыражение.Например,командаA=B<5.7установит величину параметра А, равнуютекущему значению В, если В меньше 5.7, впротивном случае параметр А примет значение5,7.Выражение,определяющеепараметр,можетвключатьсимволыобычныхматематических действий и/или функций языкаFORTRAN.