Рук_во пользователя MSC_Patran_rus (Литература по курсу), страница 14

Поэтому Вы можете решитьувеличить значение толеранса при использовании элементов высокого порядка, илив случае, если элементы, не прошедшие проверку, находятся в некритичныхобластях модели.Проверочные тесты должны стать неотъемлемой частью конечноэлементногомоделирования. Сложность многих КЭ сеток вместе с ограничениями пографической визуализации моделиявляются причиной того, что не всегдавозможно увидеть проблемную часть модели. Например, двойные элементы частовыглядят как один, а искаженный элемент иногда не виден в плотной, сложной сеткекритической области.MSC.Patran User’s GuideГлава6Создание Материалов••••Обзор МатериаловОсновные Понятия и ОпределенияСоздание Модели Свойств МатериалаПроверка Модели Материала6.1 Обзор МатериаловВ MSC.Patran материал определяется как поименованная группа свойствматериала, требуемых для конечноэлементного анализа.

Свойства материаласообщают MSC.Patran, из чего создана модель (сталь, сложный состав и т.д.), иопределяют параметры материала (такие как плотность, жесткость, модульупругости, коэффициент Пуассона и т.д.) Приложение Materials и некоторые другиеподформы позволяют создавать, изменять, показывать и удалять материалы.Каждая программа анализа поддерживает разный набор материалов.Свойства, которые надо определить для материала, зависят от несколькихфакторов:• Типа проводимого анализа (например, structural или thermal).• Выбранной программы анализа (например, MSC.Nastran).• Определяете ли Вы свойства материала самостоятельно, или импортируетеоткуда-нибудь.• Выбора ключевых характеристик(например, тип материала).• Иногда от типа элемента, к которому прилагается данный материал.Свойства материала не сразу прикладываются к конечноэлементной модели.Это происходит только после создания свойств элемента.

Свойства элементасодержат и модель и материал. Приложение Element Properties описано в главе 8.После того как материал приложен к модели, его свойства можно отобразитьграфически, например, XY графиком. Также можно в табличном виде вывестиматрицы жесткости или податливости, получающуюся из свойств материала.6.2 Основные Понятия и ОпределенияЭтот параграф описывает различные типы моделей материалов,поддерживаемые MSC.Patran, а также методы ввода данныхпо свойствамматериала.Однородные, Композитные и Конституционные Модели Материалов.Однородные МатериалыВ MSC.Patran есть пять типов однородных материалов, которые можновыбрать в меню Object приложения Materials: Isotropic (свойства одинаковы по всемнаправлениям), 2D и 3D Orthotropic(свойства меняются по основным направлениям)и 2D и 3D Anisotropic(свойства меняются по произвольным направлениям). Обычно2D материалы применяются для плоских элементов, а 3D - для объемных.Table 1: Типы МатериаловТип (Object)Isotropic2D Orthotropic3D Orthotropic2D Anisotropic3D AnisotropicСтруктурные ХарактеристикиОдинаковые свойства по всем направлениям (2 константы упругости)Свойства меняются по основным направлениям(6 константупругости)Свойства меняются по основным направлениям(9 константупругости)Свойства меняются по произвольным направлениям(6 константупругости)Свойства меняются по произвольным направлениям(21 константаупругости)Композитные материалыПомимо однородных материалов, Вы можете определить композитныематериалы, основанные на наслоении однородных материалов одним из несколькихметодов.

Это наиболее сложный вид материалов; в MSC.Patran имеется несколькоподформ и свойств материалов, предназначенных специально для композитныхматериалов. Теория композитных материалов MSC.Patranдетально описана вMSC.Patran Reference Manual, Volume 3, Part 5: Functional Assignments.Чтобы определить композитный материал, надо определить слои однородныхматериалов, толщину каждого слоя и угол между слоем и стандартной координатнойосью, используемой в модели.

Ориентация особенно важна для orthotropic иanisotropic материалов, чьи свойства меняются по разным направлениям.Следующая таблица описывает 4 метода создания композитных материалов.•Методы Создания Композитных МатериаловМетодLaminateRule of MixturesHalpin-TsaiShort FiberВариантыРазличные правилаукладки слоев (stackingsequence convention) дляструктурного анализанетАлгоритмКлассическаяТеориямногослойныхматериаловОсреднениехарактеристикматериалапропорциональнообъемным долямсоставляющих егофаз(Volume-weightedaveraging)Уравнения ХалпинаТсаи (Halpin-Tsai )НазначениеМногослойныеповерхности иобъемы.3-х мерныекомпозиционныематериалы состоящиеиз нескольких фаз спроизвольнойориентацией ипроизвольной долейобъема1. Волокно бесконечной2-х фазныедлины (continuous fiber)композиционные2.

Волокно конечнойматериалыдлины (Discontinuous fiber)3. Лента бесконечнойдлины (Continuous ribbon)4. Лента конечной длины(Discont. ribbon)5. Сыпучий заполнитель(Particulate)1. 1D композиты (Волокна Интегрирование по Композиты сориентированы вметоду Monte-Carlo с короткими волокнами,соответствии сиспользованиемраспределениеодномерным нормальным Осредненияориентиентациираспределением илихарактеристиккоторых описываетсяГаусовой кривой)материалаГаусовой кривой или2. 2D композиты (Волокна пропорциональноповерхностьюориентированы вобъемным долямсоответствии с 2-хсоставляющих егомерным нормальнымфазраспределением илиГаусовой поверхностью)Природа МатериаловВ структурном анализе природа материала описывает харктер зависимостинапряжений от деформаций материала. Далее представлены несколько примеровприроды материала:1.

Linear elastic: материал деформируется пропорционально приложеннойсиле и возвращается в исходное состояние при снятии нагрузки. Впростейшем случае материал определяется двумя константами• Модулем Юнга (E)- отношение напряжения к деформации.•КоэффициентомПуассонасвязываетдеформациипоортогональным направлениям.2. Elastoplastic: свойства упругости сохраняются до определенного уровнянапряжений, затем наступает состояние пластичности (следствиемкоторого являются постоянные деформации).

Для описания такогоповедения одного модуля недостаточно и часто при задании такогоматериала используют координаты точек на зависимости напряжений отдеформаций.Для одного материала можно определять много несколько природ (упругая,пластическая и материал с ползучестью). Например, материал может иметь упругоеи неупругое представления одновременно.До начала анализа можно определить природу как Active или Inactive. Такжеможно использовать несколько природ одновременно. При анализе MSC.Patranиспользует Active модели. Например, чтобы использовать только elastic природу,определите все другие природы как Inactive.Определение Свойств МатериаловВыбрав подходящую модель материала, Вы определяете сам материал,указывая соответствующие свойства.

Для ручного ввода значений свойствматериала используется приложение Material Properties.Поля Свойств МатериаловFields(поля) - это средство MSC.Patran, позволяющее описывать зависимостьодной величины от другой. Поля используются для многих целей, в частности, дляопределения переменных свойств материалов.С помощью полей можно определить свойство материала как функциютемпературы, деформаций, времени или частоты.

Поле свойства материла можнозадать таблицей данных в меню Fields. Примером может служить модуль упругостизависящий от температуры.Можно задавать поля свойста материала, определяющие зависимость любогосвойства от комбинации температуры, деформации и скорости деформации.Созданный материал остается в базе данных. Если его специально удалить, тоостанется архивная запись. Для отображения зависимостей свойства оттемпературы, деформаций как в табличном, так и в графическом виде, испоьзуетсядействие Show приложения Materials. Также можно выводить матрицу жесткости.6.3 Создание Моделей Свойств МатериаловМодель материала - это группа свойств, описывающих, из чего эта модельсделана (например, из стали или из композитного материала), и параметрыматериала (жесткость, плотность и т.д.). После того как материал определен, егонадо наложить на область модели с помощью Element Properties.Материалы для модели анализа определяются в приложении Materials.MSC.Patran предоставляет возможности по созданию и изменению большого числамоделей материалов.