Возможности ANSYS, страница 6

Дополнительныевозможностивключаютпостроениедугокружности и касательных, генерацию объемов иповерхностейспомощьюоперацийпоступательного перемещения и вращения,автоматический расчет пересечений линий иповерхностей. Имеются в наличии и такиесредства, как изменение плотности сетки, расчетмассово-центровочныххарактеристикигруппирование составных частей модели.Программасохраняетнаборывзаимосвязанных перечней всех вершин, ребер,граней и объемов построенной модели, т.е. всоответствии с принятой в программе ANSYSтерминологией - ключевых точек, линий,поверхностей и объемов.Притвердотельноммоделировании,выполняемом программой ANSYS, все линиипредставляют собой неоднородные рациональныеВ-сплайны (NURBS).

Линия представляет собойотрезок сплайна, ограниченный ключевымиточками. Поверхность - это площадь фигуры,образованной тремя или более линиями. Объем часть тела, которая выделена тремя или болееповерхностями.Представление объектов модели на основесплайнов NURBS делает возможным применениеметода построения некоторой поверхности,известного как “обтягивание каркаса”. Спомощью этого метода пользователь можетзадать некоторый набор поперечных сечений, азатем дать программе команду построитьповерхность,котораябудетточносоответствовать указанным сечениям. Этот методпозволяет быстро моделировать сложные формыс переменным поперечным сечением типакорпуса судна или кузова автомобиля. Примерпроцедуры обтягивания каркаса показан на рис.10.Офис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ruВозможности программыРис.

10СредстватвердотельногомоделированияпрограммыANSYSпозволяютполучитьгеометрическую и сеточную модели объектовсложной формы, подобные этой вазе. Модельсоздана методом обтягивания каркаса.Построение сеткиПрограмма ANSYS делает возможнымбыстрое и удобное построение сетки высокогокачествадляCAD-моделей.Приэтомиспользуютсямногочисленныесредствауправления качеством сетки.После того как построена твердотельнаямодель, ее конечно-элементный аналог (т.е.

сеткаузлов и элементов) может быть создана всеголишь одним обращением к меню программы. Впрограмме ANSYS предусмотрено четыреспособа генерации сетки: использование методаэкструзии, создание упорядоченной сетки,создание произвольной сетки (автоматически) иадаптивное построение.Методэкструзии(выдавливания)используетсядляпревращенияобластейдвумерной сетки в трехмерные объекты,состоящие из параллелепипедов, клиновидныхэлементов или их комбинации. Процесс экструзииосуществляется с помощью процедур смещенияиз плоскости, буксировки, поступательного ивращательного перемещений.Построение упорядоченной сетки требуетпредварительногоразбиениямоделинаотдельные составные части с простой геометрией,а затем выбора таких атрибутов элемента исоответствующих команд управления качествомсетки, чтобы можно было построить конечноэлементную модель с упорядоченной сеткой.Создаваемая программой ANSYS упорядоченнаясетка может состоять из шестиугольных,четырехугольных и треугольных элементов.

Дляполучениятреугольнойсеткипрограммавыделяет области модели, предназначенные длянанесения упорядоченной сетки, создает сначалачетырехугольную сетку, а затем превращает ее вПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75сетку из треугольных элементов. Такой способпостроения сетки является весьма удобным какпри создании сетки из тетраэдров (описываетсяниже), так и при нанесении сетки на жесткихповерхностях при решении контактных задач, гдепредпочтительно сводить число конечныхэлементов к минимуму.В качестве дополнительного способапостроения упорядоченной сетки на некоторойповерхностииспользуетсяделениепротивоположныхграничных линий этойповерхности таким образом, чтобы можно былоосуществить переход от одного размера сетки кдругому. Построение упорядоченной сеткипеременного размера возможно только дляповерхностей, ограниченных четырьмя линиями(с использованием или без использованияконкатенации, т.е.

операции объединения двухпоследовательностей граничных линий в одну,при этом первая последовательность становитсяначалом результирующей, а вторая - ее хвостом).Программа ANSYS предоставляет враспоряжение пользователя надежные генераторыпроизвольной сетки, с помощью которых онаможет наноситься непосредственно на модельдостаточносложнойгеометриибезнеобходимости строить сетку для отдельныхчастей и затем собирать их в единую модель.Произвольную сетку можно строить изтреугольных,четырехугольныхичетырехгранныхэлементов.Генераторыпроизвольной сетки имеют в наличии основной идополнительный построители, что повышаетгибкость выбора для пользователя и вероятностьполучения сетки удовлетворительного качества.Генератор тетраэдной сетки позволяетполучить объемную сетку высокого качества. Онобеспечивает одношаговое построение сеткипосле интенсивной проверки модели, а затемвыполняет этап улучшения готовой сетки. Наподготовительной стадии проверяется, нет ливзаимопересеченияграничныхгранейиправильность их ориентации, а пользователюсообщается информация о возможных проблемахили невозможности построения сетки.Генераторы произвольной сетки обладаютшироким набором внутренних и внешних опцийуправления качеством сетки.

Так, например,реализован алгоритм разумного выбора размеровконечного элемента, позволяющий строить сеткуэлементов с учетом кривизны поверхностимодели и наилучшего отображения ее реальнойгеометрии (рис. 11). Пользователь может выбратьмелкую или крупную сетку элементов, указав вкачестве управляющего параметра любое числоиз диапазона от единицы до десяти. Кроме того,каждый из этих генераторов снабжен самымисовременными алгоритмами сглаживания ирафинирования размеров сетки, что снижаетчисло элементов неудовлетворительной формы ипрерываний процедуры построения сетки.Офис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru14Перевод и редактирование Б.Г.

Рубцова, оформление Л.П. ОстапенкоРис. 12Показана профилированная вдоль некоторойлинии сетка, имеющая постоянный размер вблизиграницы и резкий переход к более крупнымячейкам большого размера в направлении нормалик линии.Рис. 11Изменение размера сетки для одной и той жемодели.Другие доступные средства управлениякачеством сетки включают: указание общегоразмера элемента, деление граничной линии,размеры в окрестности заданных геометрическихточек, коэффициенты растяжения или сжатиявдали от границ, ограничения на кривизну ивозможность задания “жестких” точек (т.е.задание точного положения узла вместе сразмерами сетки в такой точке). Посколькутетраэдный генератор работает с учетом размерасетки на соседних частях модели, пользовательимеет возможность указать нужную сетку награнице области до обращения к генератору.Представительство CAD-FEM GmbH в СНГТел.

(7-095) 913-23-00, 468-81-75Еще один вид контроля качества сеткиреализован для двумерных областей, сложных вгеометрическом отношении, для которых ручноеразбиение на части и последующее построениеупорядоченной сетки является обременительным(к ним относятся моделирование некоторых зонпотоков жидкости или газа). Для таких случаевпрограммное средство послойного построениясеткидаетвозможностьавтоматическигенерироватьпроизвольнуюсетку,профилированную вдоль некоторой преграды иудобную для моделирования явлений, имеющихслоистую структуру (рис.

12). Послойноепостроение сетки особенно удобно при решениизадач вычислительной гидроаэродинамики спомощью модуля ANSYS/FLOTRAN для учетапограничных эффектов или для моделированияповерхностных эффектов в электромагнитноманализе. Пользователь имеет возможностьавтоматическигенерироватьсетки,профилированные вдоль нужных границ модели исостоящие из элементов заданного размера.Переход от шестигранной сетки кчетырехграннойсиспользованиемпирамидальных элементов представляет собойценное средство для моделирования геометрии настыке областей с разной сеткой (рис. 13).

Упользователя есть возможность автоматическисостыковывать такие области без необходимостивводить условия-ограничения или пропускатьсрединныеузлыэлементовиизбегатьОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ruВозможности программыРис. 13Пирамидальные элементы в переходной области модели.математических разрывов в искомых функциях.Такая возможность весьма удобна, посколькунекоторые области модели можно достаточнопросто разбить на части, для которых строитсяупорядоченная сетка, тогда как другие ее областимогут быть более сложными в геометрическомотношении. Для более простых областей моделиможно использовать шестигранные элементы, адля остальных - тетраэдные.

Области модели созначительными градиентами искомых величинмогутпотребоватьвведениясеткиизшестигранныхэлементов,адляменеекритическихобластейпригоднымимогутоказаться тетраэдные.Адаптивное построение сетки состоит втом, что после создания твердотельной модели изадания граничных условий программа, поуказанию пользователя, генерирует конечноэлементную сетку, выполняет анализ, оцениваетошибку за счет сеточной дискретизации и меняетразмер сетки от решения к решению до тех пор,пока расчетная погрешность не станет меньшенекоторой наперед заданной величины (или покане будет достигнуто установленное числоитераций).Адаптивное построение модели возможноиспользовать для статического линейного анализаили стационарного теплового расчета.

Такаяпроцедура создания сетки может быть выполненаи при наличии нескольких разных условийнагружения. Кроме того, пользователь имеетвозможность указать те области расчетноймодели, для которых уменьшение ошибкидискретизации не столь важно, и исключить их изадаптивной процедуры.