Конюхов А.В. - Основы анализа констр в ansys, страница 2

Даннаякоманда недоступна из ГИП и должна непосредственно вводиться в командное окно:/UNITS, SI. Стоит отметить, что во многих задачах это делать не обязательно.2.1.4. Определение типа элемента.Библиотека элементов ANSYS содержит более 100 различных типов элементов.Каждый элемент имеет свое имя, описывающее семейство элементов, необходимых длямоделирования соответствующего объекта, и номер. В таблице приведены некоторыеиз них.Имя элементаМоделированиеLINKМоделирование ферменных конструкций,тросов, канатов и т.д.BEAMМоделирование стержневых конструкцийSHELLМоделированиеконструкцийPLANEтонкостенныхМоделированиедвухмерныхзадач(плоскаязадача,плосконапряженноесостояние, осесимметричная задача)SOLIDМоделирование трехмерных объектовPIPEМоделирование стержневыхтруба + жидкостьсистем–Моделирование абсолютно твердого телаMASSи материальной точкиCONTACМоделирование условий контактаCOMBINМоделирование пружин с различнымисвойствами (упругие, вязкоупругие и т.д.)Типом элемента определяется:• Степени свободы элемента (которые в свою очередь влияют и на тип анализа –механический, термический, магнитный, электрический).•Модель объекта – одномерная, двумерная или трехмерная.Балочный элемент BEAM4, например, имеет 6 степеней свободы (UX, UY, UZ,ROTX, ROTY, ROTZ) в узле и используется для моделирования стержневыхконструкций в 3-х мерном пространстве.

Плоский элемент PLANE77 имеет в качествестепеней свободы узловые температуры и может использоваться для моделированиятолько плоских объектов.Main Menu > Preprocessor > Element Type > ET, ITYPE, EnameAdd/Edit/Delete > Add2.1.5. Определение опций элемента.У каждого типа элементов обычно необходимо задать опции. Эти опциипозволяют управлять различными параметрами элемента.Например, у элемента SOLID95 опции следующие:выбор локальной системы координат, связанной с элементом;выбор точек, в которых происходит вычисление данных (например, напряжений)внутри элемента: например, в квадратичных точках;выбор точек, в которых происходит вычисление данных (например, напряжений) наповерхности элемента: например, в квадратичных точках;правило численного интегрирования для построения, например 2*2*2.Более подробно о том, какие опции допускает соответствующий тип элемента,необходимо смотреть в разделе помощи по каждому элементу ANSYS ElementsReference.Main Menu > Preprocessor > Element Type > KEYOPT, ITYPE, KNUM, VALUEAdd/Edit/Delete > Options2.1.6.

Определение констант элемента.Для некоторых элементов необходимо задавать константы элемента. Восновном, константы задаются для элементов, которые используются длямоделирования трехмерных моделей сплошной среды моделями низшей размерности,например, в случае ферменных, балочных и оболочечных элементов.

Константыэлемента зависят от типа элемента. Так, например, константы для элемента BEAM3,2-D балочного элемента – это площадь сечения (AREA), момент инерции (IZZ), высотасечения (HEIGHT), константа сдвига (SHEARZ), начальная деформация (ISTRN), идобавленная масса (ADDMAS).

Для оболочечных элементов это толщина TK(I) и др.Не все элементы требуют определения констант. Более подробно о том, какиеконстанты соответствуют типу элемента, необходимо смотреть в разделе помощи покаждому элементу ANSYS Elements Reference.Main Menu > Preprocessor > Real Constants R, NSET, R1, R2, R3, R4, R5, R6> Add/Edit/Delete2.1.7. Определение свойств материала.В зависимости от задачи в ANSYS могут быть заданы следующие свойстваматериала:•Линейные или нелинейные.•Изотропные, ортотропные и анизотропные.•Зависящие от температуры или независящие.Main Menu > Preprocessor > Material PropsMP, Lab, MAT, C0, C1, C2, C3, C42.1.8.

Создание конечно-элементной модели.Есть два метода создания конечно-элементной модели – это твердотельноемоделирование и прямое моделирование. Твердотельное моделирование – это вначалесоздание геометрической модели объекта, т.е. описание его геометрической формы, азатем построение сетки конечных элементов на ней. Прямое моделирование – этонепосредственное геометрическое задание узлов элемента. Этапы геометрическогомоделирования и построения сетки рассмотрим ниже на примерах.2.1.9. Приложение нагрузок.Под нагрузками в ANSYS подразумевается задание всех видов краевых условий.Например, в случае решения задачи по механике деформируемого твердого тела – этозадание поля перемещений на некоторой поверхности (условия закрепления) и полясил (локальных, поверхностных, объемных). Все нагрузки можно разделить наследующие категории:DOF Constraints – ограничения на степени свободы.Forces – узловые силы.Surface Loads – поверхностные силы.Body Loads – объемные силы.Inertia Loads – инерционные нагрузки.Coupled-field Loads – нагрузки в анализе смешанных полей (термоупругий анализ,аэроупругий анализ и др.).На этом заканчивается моделирование и, соответственно, работа впрепроцессоре PREP7, и можно переходить к этапу решения.Замечание.Данный этап может быть выполнен также и в процессоре решения SOLUTION.2.2.

Решение задачи.На этом этапе необходимо использовать процессор решения SOLUTION длятого, чтобы определить тип анализа и опции анализа, приложить нагрузки, задатьначальные условия и решить задачу.2.2.1. Определение типа анализа.В ANSYS реализованы следующие типы анализа:STATIC – стационарный анализ. Используется для решения всех типов задач(механики деформируемого твердого тела, механики жидкости и газа, термическогоанализа и т.д.).BUCKLE – анализ задачи устойчивости в линейной постановке.

Подразумевает,что предварительно был проведен стационарный анализ с вычислениемпредварительно напряженного состояния [PSTRES,ON]. Используется только для задачмеханики твердого деформируемого тела.MODAL – модальный анализ – анализ конструкции на собственные частоты иформы.

Используется только для задач механики твердого деформируемого тела.HARMIC – гармонический анализ. Используется для задач механики твердогодеформируемого тела, механики жидкости и газа и электромагнитного анализа.TRANS – нестационарный анализ. Используется для решения всех типов задач.SUBSTR – анализ с применением метода подконструкций. Используется длярешения всех типов задач.SPECTR – спектральный анализ.

Подразумевает, что предварительно проведенмодальный анализ. Используется только для задач механики твердого деформируемоготела.Main Menu > Preprocessor > Loads >-Analysis Type- New AnalysisANTYPE, Antype, Status2.2.2. Спецификация решения.На этом этапе в зависимости от типа выбранного решения, а также взависимости от типа задачи определяются следующие параметры:- выбор метода решения получаемых систем уравнений,-задание параметров решения (шаг нагрузки, количество шагов, шагинтегрирования, количество определяемых собственных форм и др.),- задание точности решения,- задание параметров записи результатов в файл и др.Для корректного задания спецификации решения необходимо знать свойстварешений анализируемых задач.2.2.3.

Решение задачи.Для того чтобы начать решение задачи, необходимо выполнить:Main Menu > Solution > -Solve- Current LSSOLVEили, если дополнительные результаты должны считываться из файла нагрузки, то:Main Menu > Solution > -Solve- From LS FilesLSSOLVEПри выполнении этой команды ANSYS берет модель и информацию понагрузкам из файла базы данных и вычисляет результат. При этом результатзаписывается в файл результатов (Jobname.RST, Jobname.RTH, Jobname.RMG,Jobname.RFL), а также и в файл базы данных.2.2.3.1.

Файлы данных ANSYS.Файл базы данных – это основной файл, образующийся при работе программы.Он имеет расширение .db. В файле базы данных программа сохраняет все вводимыеданные, результаты решения и постпроцессорной обработки. Главное достоинствоэтого файла – это возможность быстро модифицировать модель. При работе в любомпроцессоре – результаты сохраняются в одном файле. Сохранить данные в файлеможно с помощью Utility Menu > File > Save as Jobname.DB или команды SAVE.Можно также пользоваться кнопкой SAVE_DB в панели инструментов, что весьмарекомендуется перед выполнением сложных операций (булевы операции, построениесетки). Восстановить данные из файла базы данных можно с помощью Utility Menu >File > Resume Jobname.DB, и далее в открывшемся меню выбрать нужный файл.Очистить содержимое файла базы данных можно с помощью Utility Menu > File > Clear& Start New.

Изменить имя файла можно с помощью Utility Menu > File > ChangeJobname.При работе программы образуются различные файлы. Они имеют следующиерасширения и форматы записи.Тип файлаРасширениеLog - файлJobname.LOGФайл ошибокJobname.ERRФормат записиASCIIASCIIФайл outputJobname.OUTASCIIФайл базы данныхJobname.DBФайл результатов:механическийанализтермическийанализанализ магнитных полейFLOTRANJobname.RSTJobname.RTHJobname.RMGJobname.RFLФайл пошаговой нагрузкиJobname.SnГрафический файлJobname.GRPHASCII (специальный формат)Файл матриц элементовJobname.EMATДвоичныйДвоичныйДвоичныйASCII2.2.3.2.

Ошибки в работе.При работе с программой могут возникать различные ошибки. ANSYSсигнализирует о них появлением желтого окна сообщения, в котором будет краткообъяснена структура ошибки. В ANSYS все ошибки делятся на критические ошибкиERROR и предупреждения WARNING. Если возникает критическая ошибка, то работапрограммы останавливается и в окне появится сообщение, начинаемое с ERROR. Есливозникает предупреждение, то работа программы не прерывается, а только появляютсяокна сообщений, начинаемых с WARNING. При работе может быть несколькопредупреждений. Они все записываются в файл ошибок Jobname.ERR, который можнопросмотреть с помощью Utility Menu > List > Files > Error File.2.3.