Рыбников Patran_p2 (Литература по курсу), страница 11

Положительная величинаактивизирует «штрафную» величину.Имеются два типа GAP-элементов: адаптивный и неадаптивный элемент. Если TMAX ≥ 0.0, адаптивный элемент выбирается программой. Когда TMAX = 0.0, штрафная величина не подбирается, но другие адаптивные характеристики будут активны (т.е. GAP – вызванная жесткость обновляется, делится пополам и организуется процесс приращения величины).Величина TMAX = –1.0 предназначена для выбора неадаптивногоэлемента.

Рекомендуется разрешать проникновение TMAX = 10% от толщины элемента для пластин или эквивалентной толщины других элементов, которые подсоединяются к GAP-элементу.Максимально разрешаемое подбираемое отношение для адаптивнойштрафной величины KA и KT больше 1.0, но меньше 106, по умолчанию =100.0.Максимальное подбираемое отношение MAR используется только дляадаптивного GAP-элемента. Верхняя и нижняя граница разрешаемогоштрафа определяются по формулеK init≤ K ≤ K init ⋅ MAR ,MARгде K init – либо KA, либо KT.Доля TMAX определяется нижней границей для допустимого проникновения (по умолчанию = 0.001, больше 1.0, но меньше 0.0).TRMIN используется для штрафной величины, подбираемой в адаптивном GAP-элементе.

Нижняя граница для допустимого проникновенияподсчитывается как TRMIN · TMAX. Штрафная величина уменьшается,если проникновение ниже нижней границы.Выбор параметров.1. Значение KA выбирается на три порядка больше чем максимальнаяжесткость соседних узлов. Для оценки величины проведем расчет коэффициента жесткости, например для балки длиной 100 мм и размером поперечного сечения 20×50 мм.– 69 –K балки =Телефоны: (095) 363-06-83, 254-57-1048EI 48Ebh3 48 ⋅ 2 ⋅ 105 ⋅ 50 ⋅ 203H=== 3.2 ⋅105,ммL312 L312 ⋅1003тогдаmaxKA = 1000 ⋅ K балки= 2 ⋅ 108H,ммH,ммгдеKA – осевая жесткость закрытого GAP-элемента, KA=2·108 Н/мм;KB–осеваяжесткостьоткрытогоGAP-элемента,KB=10-14·KA=2·10-6 Н/ммKT – поперечная жесткость закрытого GAP-элементаKT = KA · MU1 > 0.1· KA = 4 · 107 Н/ммMU1 – коэффициент статического трения – 0.2 для адаптивного элемента или по направлению оси y для неадаптивного.MU2 – коэффициент кинетического трения для адаптивного элементаи коэффициент трения по направлению z для неадаптивного, по умолчанию равного MU1.TMAX – максимально допустимое проникновение по умолчанию равное 0.0.TMAX = 0.1·t,гдеt – толщина элементов, соединенных с помощью GAP.MAR – максимальный допустимый коэффициент регулирования дляадаптивных значений KA и KT, по умолчанию MAR = 100.0, но может задаваться в диапазоне от 1.0 до 106TRMIN – часть TMAX, определяющая нижнюю границу допустимогопроникновения, по умолчанию TRMIN=0.001, но может задаваться в диапазоне от 0 до 1.0.KB = 10 −3 ⋅ K бmin = 10 45.5.

Описание контактируемых областей деталей с помощьюсредств MSC.PatranGAP (CGAP)-элемент описывает параметры зазора. Для того чтобызадать эти параметры необходимо на панели свойств задать:PropertiesActionÎCreateObjectÎ1DTypeÎGapOption(s)ÎAdaptive (Nonadaptive)TopologiesÎBar/2– 70 –MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10Определяется локальная координатная система для элемента, которая может бытьзадана двумя способами.

Если два конечных элемента не совпадают, тогдаориентация элемента может быть задана вектором. Локальная осьx располагаетсямежду двумя узлами и ориентация будет определяться локальнойx-y плоскостью.Если два концевых узла совпадают, тогда ориентация определяется заданнойлокальной координатной системой. GAP-ориентация определяется установкой напанели полей x1, x2, x3, G0 и CID (номером координатной системы).Определяет первоначальное открытоесостояние элемента. Узловыекоординаты используются чтобыопределить направление «закрытия»элемента. Это свойство есть U0 поле наPGAP панели и может быть либодействительной величиной, либоссылкой на установленные поля.

Этосвойство является необязательнымОпределяет начальное нагружениепоперёк первоначально закрытогоэлемента. Например, можетиспользоваться начальное трениенагруженных поверхностей. Еслиэлемент первоначально открыт, тозадание жёсткости открытого элементабудет увеличивать сходимость решения.В F0 поле на PGAP панели должнобыть либо действительной величиной,либо задаваться ссылкойОпределяется искусственная жёсткость элемента, когда элемент открыт или закрыт.Жёсткость закрытого элемента должна быть близка к жесткости окружающихэлементов. Жёсткость открытого должна быть примерно на 10 порядков меньше.

Этисвойства определяются KA и KB полями на PGAP панели и могут быть либодействительными числами, либо ссылкой на задаваемые значения. Жёсткостьзакрытого элемента необходимо обязательно задавать, жёсткость открытого необязательноMSC.Software CorporationKinematic Friction – коэффициент трения скольжения. Это свойствозадаётся в MU2 поле.Max Penetration – определяет максимально возможное проникновение (деформацию места контакта).

Задаётся в TMAX поле.Max Adjust Ratio – определяет максимальное регулировочное отношение задаётся в MAR поле.Friction Coeff. (по оси y и z ) – определяются коэффициенты трения, когда скольжение возникает по этим направлениям. Имеются MU1 иMU2 поля на PGAP панели.5.6. Решение задач с использованием GAP-элементов5.6.1. Моделирование зазоровРассмотрим моделирование зазора на простом примере.Имеются две пластины 100×50×1 мм, расположенные так, как показано на рис.

42.P =200 Н;t =1 мм (толщина пластин);Материал: сталь.Между пластинами имеется зазор 5 мм. Необходимо построить модель с зазором и изучить поведение GAP-элемента.Под действием силы P верхняя пластина после того как зазор будетвыбран получит деформацию. Известно, что GAP-элемент считается закрытым в положительном направлении оси x .5Рис. 41. Панель Input Properties после чего можно вводитьсвойства элемента Gap.Рассмотрим список вводимых свойств, доступных для задания CGAPэлемента с помощью PGAP панели, не рассмотренные выше. Эти свойстваможно увидеть при прокрутке меню Input Properties.

(рис. 41).Sliding Stiffness – определяет искусственную сдвиговую жёсткостьэлемента, когда элемент закрыт. Это КТ поле на панели PGAP.Static Friction – определяет коэффициент трения покоя. Это свойство задаётся в MU1 поле и может быть числом или пространственной переменной действительного скалярного поля.– 71 –Телефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10zyxx21P yz50100Рис. 42. Моделирование зазора– 72 –MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10Для моделирования зазора необходимо построить локальную системукоординат 1, расположив ее так, как показано на рис.

42.1. Построение моделей пластин.GeometryAction: CreateObject: SurfaceMethod: XYZВ строке Vector Coordinates List введем размеры пластины[100 50 0] и нажмем Apply.Для построения второй пластины в строке Origin Coordinates Listвведем координаты смещения глобальной координатной системы [100 0 5],Apply. На экране будут две пластины.Построим сетку конечных элементов на пластинах.ElementsAction: CreateObject: MeshSeed (расположить точки будущей сеткиконечных элементов)Type: Uniform (равномерно)В строку Number= введем 4 (будет каждую сторону пластин разделять на четыре сегмента).С помощью мыши на экране указываем последовательно все восемьсторон пластин.

На них появляются крупные точки. Разметив стороны пластин, заменяемObject: MeshType: SurfaceElem Shape: QuadMesher: IsomeshTopology: Quad4В строку заносим все номера пластин, предварительно настроив навспомогательном меню значок Surface и выключив метку AutomaticCalculation, Apply. Появится изображение конечно-элементной сетки.Построим координатную систему 1 в точке 1. Для этого изменимObject: CoordMethod: Axis (по осям)Type: Rectangular (прямоугольная)– 73 –MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10Рис. 43. Конечно-элементная модель с использованием GAP-элементовВ строку Origin (начало координат) введем координаты точки 1 путем щелчка мыши по этой точке на экране. Затем в строку Point on Axis 1(точка на оси 1 ( x )) введем точку 2 (node) и затем в строку Point on Axis2 какую-либо точку на нижней пластине. На рис.

43 показан общий видподготовленной конечно-элементной модели.2. Задание свойств материала оболочечным элементам.Для этого с помощью панели Materials и утилит Utilities вводим материал steel_iso_SI_mm уже рассмотренным способом.С помощью панели Properties назначаем элементам Quad4 свойстваоболочки Shell.После появления панели свойств, необходимо выставить в ней следующее:Action: CreateObject: 2DType: ShellВ строке Property Set Name ввести имя файлу свойств, например,plate. Нажать Input Properties и в открывшейся панели установить встроке Material Name название материала, которое уже имеется в окнеMaterial Property Sets. Необходимо щелкнуть мышкой по названию материала.

В строке Thickness (толщина оболочки Shell) ввести цифру 1– 74 –MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10(толщина пластины по заданию). Другие параметры не задаются, поэтомунажимается кнопка ОК.Далее необходимо назначить установленные свойства материала конечным элементам. В строку Select Members (выбрать элементы) ввестиномера пластин. Для этого щелкнуть мышкой в строке ввода (необходимоотметить, что эта операция выполняется всегда, когда нужно ввести встроку панели какие-либо данные!). Выделить щелчком мыши на экранепанели 1 и 2, предварительно во вспомогательной панели геометрическихэлементов установить значок (Surface of face).Перенести появившиеся цифры с помощью кнопки Add в окно Application Region (область приложений), Apply.3.

Зададим граничные условия и нагрузку.Согласно условиям задачи пластины по своим внешним ребрам закрепляются по шести степеням свободы.Loads/BCsAction: CreateObject: DisplacementType: NodalЗадаем имя файла граничных условий в строке New Set Name, например fix. Нажимаем на кнопку Input Data и вводим в строку Translation [0, 0, 0] и в строку Rotations [0, 0, 0], OK.Нажимаем кнопку Select Application Region и на появившейся панели в строку Select Geometry Entities (выбрать элементы геометрии,предназначенные для закрепления) вводим номера ребер правой и левойпластин путем указания их мышкой на экране, предварительно на вспомогательной панели геометрических элементов включив кнопку Curve orEdge (кривые или ребра). Затем нажать Add, чтобы перенести номера вокно Application Region и Apply.