Пример выполнения вероятностного анализа в ANSYS (Раздаточные материалы), страница 2

Воспользуемся дляэтого инструментами выбора элементов.Utility Menu>Select>Entities… Areas By Num/Pick / From Full / Apply…Укажите мышкой один сферических сегмента, OK.В диалоговом окне Select Entities укажите Nodes Attached to Areas, allOK.Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data… в левом окне диалога выберите Model data, в правом – For selected set, OK.

Далее в поле Name of parameter to be defined ведите имя NUM_NODE, в левом окне диалога выберитеCurrent node set, в правом – No. of nodes, OK.Main Menu>Preprocessor>Loads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes… Pick All, FX = FX/ NUM_NODE.Utility Menu>Select>Everything.6.2. Задание заделки на цилиндрической поверхности:Utility Menu>Plot>Area;Main Menu>Preprocessor>Loads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas… Укажите с помощью мыши цилиндрическую поверхность, OK; AllDOF, 0, OK.6.3. Задание симметричных граничных условий:MainMenu>Preprocessor>Loads>Apply>Structural>Displacement>Symmetry B.C.> On Areas… Укажите с помощью мыши плоскую поверхностьпальца, совпадающую с плоскостью симметрии, OK.811AREASELEMENTSSEP 3 200512:09:48FSEP 3 200512:12:08AREA NUMUA21SSSSSS SS SSSSSSS SS SS SS SSSSYXSSSXSSSYA1SSZSSSZSSSSSS SS S S S S S SSS SSSSSSSSS7.

Решение: Main Menu>Solution>Solve>Current LS, OK. Закрыть окно с сообщением. После некоторого времени процесс решения будет завершен и ANSYS выдаст сообщение:Solution is done! Close.8. В качестве выходных параметров в вероятностном анализе будут использоваться максимальное напряжение и коэффициент запаса, которые необходимо задать после получения решения.Main Menu>General Postproc>Read Results>Last Set.Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data… в левом окне диалога выберите Results data, в правом – Global measures, OK.

Далее в левом окне диалога выберите Sterss, в правом – von Mises, в поле Name of parameter to be defined ведите имя S_MAX, ниже укажите Maximum value OK.Utility Menu>Parameters> Scalar Parameters…N_Z=S_T/S_MAX > Accept.Обратим внимание, что параметр S_MAX – максимальное эквивалентноенапряжение в детали составляет 172,6 МПа. Закрыть окно параметров.99. В конце данного этапа необходимо сохранить сеанс работы вANSYS:Utility Menu>File>Write DB log file…Задать имя файла palec_probe.lgw.Этап подготовки и проведения вероятностного анализа1. Вход в подсистему ANSYS Probabilistic Design: Main Menu>Prob Design.2. Задание файла, содержащего расчетную модель для вероятностногоанализа:Main Menu>Prob Design>Analysis File>Assign… В диалоговом окнеуказать файл palec_probe.lgw.3. Задание входных переменных для анализа: Main Menu>Prob Design>Random Input… Add… Далее выбрать переменную FX, которая должна варьироваться, иуказать ее закон распределения Gauss (нормальный), OK … Задать параметры закона распределения: MEAN=5000; SIGMA=150; OK.Далее, аналогично задать случайные переменные:R1 – Uniform – LB=0.019; UB=0.021;Z2 – Uniform – LB= –0.031; UB= –0.029;S_T – Uniform – LB =210e6; UB =270e6.4.

Задание выходных переменных:Main Menu>Prob Design>Random Output… Add… N_Z OK;Main Menu>Prob Design>Random Output… Add… S_MAX OK.5. Выбор метода для вероятностного моделирования. Как указывалосьвыше, в ANSYS возможно использовать два метода – метод Монте-Карло(наиболее универсальный метод, не накладывающий ограничений на вид поверхности отклика) и метод анализа поверхности отклика (этот метод в слу10чае гладкости и непрерывности поверхности отклика позволяет сократитьвремя моделирование в среднем на 20%).

В данной лабораторной работе длягенерации пробных точек в пространстве входных переменных будет использован метод Монте-Карло, для которого необходимо задать опции:Main Menu>Prob Design>Prob Method>Monte Carlo Sims… В диалоговом окне указать Sampling Method – Latin Hypercube>OK.В следующем диалоговом окне укажите числоточек для расчета и метод генерации случайных точек:Number of Simulations NSIM=50;Random Seed Option – Use 123457 INIT;OK.6. Проведение моделирования:Main Menu>Prob Design>Run>Exec Serial>Run Serial.В появившемся диалоговом окне необходимо указать метку SOL1, подкоторой будут доступны результаты после решения.После некоторого времени процесс решения будет завершен и ANSYSвыдаст сообщение: Solution is done! Close.Этап анализа полученных результатов1. Аппроксимация поверхности отклика по рассчитанным методомМонте-Карло точкам.Main Menu>Prob Design>Response Surf>Fit Resp Surf…В появившемся диалоговом окне необходимо указать метку SURF1, подкоторой будут доступны полученные поверхности отклика для выходных переменных и выбрать выходную переменную N_Z.

В следующем диалоговомокне установить 95 %-ный доверительный интервал (CONF=0.95). Аналогич11но необходимо задать поверхность отклика для переменной S_MAX (меткадолжна остаться SURF1).2. Отображение поверхности отклика для выходной переменной N_Z:Main Menu> Prob Design> Response Surf> Plt Resp Surf …Выбрать выходную переменную N_Z и две входные переменные, например FX и R1. Аналогично осуществляется построение поверхности отклика для S_MAX.3. Генерация пробных точек на поверхностях отклика методом МонтеКарло: Main Menu> Prob Design> Response Surf> RS Simulation…Указать метку для поверхностей отклика SURF1 и следующие параметры:Number of Simulations NSIM=10000;Random Seed Option – Use 123457 INIT.4. Построение гистограммы для распределения максимальных напряжений и коэффициента запаса:Main Menu> Prob Design> Prob Results> Statistics> Histogram…121Response Surface SetSEP 3 200510:36:18SURF121.911.8191.7281.6371.546(x10**-2)Z_N1.4552.11.3641.2731.1822.082.0622.0442.026R12.0081.991.9721.9541.9361.0911.9181.91 4494.7344586.6014678.4684770.3354862.2024954.0695045.9365137.8035229.67FX5321.5375413.4045505.266Выбрать метку поверхности отклика SURF1 и выходную переменнуюNZ, аналогично осуществляется построение гистограммы для переменнойS_MAX.13HistogramHistogramResult Set SURF1Result Set SURF1.025.025R .0225el .02at.0175ive .015R .0225el .02at.0175ive .015F .0125re .01qu .0075enc .005yF .0125re .01qu .0075enc .005y.0025.002500.8848411.021.1561.4261.2911.6971.5621.968.119E+09.146E+09.172E+09.198E+09.224E+09.132E+09.159E+09.185E+09.211E+091.833N_ZS_MAX5.

Построение функции распределения для коэффициента запаса N_Z имаксимальных напряжений S_MAX:Main Menu> Prob Design> Prob Results> Statistics> CumulativeDF…Выбрать метку поверхности SURF1, имя выходной переменной N_Z, доверительную вероятность 0.95. Аналогично строится функция распределениядля S_MAX.Cumulative Distribution FunctionCumulative Distribution FunctionResult Set SURF1Result Set SURF1Probability1001009090Probability8070605040in30%2010MSSKMM8070605040in30%201000.751.8751.251.51.7521.1251.3751.6251.8752.252.1252.375.110E+09 .130E+09 .150E+09 .170E+09 .190E+09 .210E+09 .230E+09.120E+09 .140E+09 .160E+09 .180E+09 .200E+09 .220E+09.240E+09N_ZS_MAX6. Вычисление вероятности отказа детали, то есть события N_Z<1:Main Menu> Prob Design> Prob Results> Statistics> Probabilities…Выбрать метку поверхности SURF1, имя выходной переменной N_Z, доверительную вероятность 0.95, установить критерий Less then и значение 1.14Probability Result of Response Parameter N_Z============================================Response Surface Set =Simulation Method=pling on Response SurfaceNumber of Samples=Mean (Average) Value =Standard Deviation=Skewness Coefficient =Kurtosis Coefficient =Minimum Sample Value =Maximum Sample Value =SURF1Monte Carlo Sam100001.4421684e+0002.0290248e-0011.9539219e-001-2.0262358e+0038.8484148e-0012.1033986e+000The probability that N_Z is smaller than1.0000000e+000 is:5.11420e-003The probability is interpolated between:N_Z= 9.9817493e-001 which has rank 51out of 10000 samplesN_Z= 1.0020062e+000 which has rank 52out of 10000 samplesРассчитанная вероятность отказа детали составляет 0,51%.Литература1.

Арасланов А.М. Расчет элементов конструкций заданной надежностипри случайных воздействиях. – М.: Машиностроение, 1987. 128 с.: ил.2. ANSYS Release 9.0 Help Documentation.3. Каплун А. Б., Морозов Е. М., Олферьева М. А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. – М.: Едиториал УРСС, 2003.

– 272 с.Этот документ предназначен только для частногоиспользования в образовательных целяхАвтор – Смирнов А.А. (www.niism-kb.narod.ru).Приперепечатке ссылка обязательна. Если у Вас есть замечания и предложения, касающиеся этого документа, просьба обращаться на e-mail: smr_a@mail.ru15.