Рыбников_MSC_Patran_user_guide_р1 (Литература по курсу), страница 2

Интерфейс включает меню и линейки инструментов для инструментария и приложений, форма для ввода данных,просмотра геометрических объектов, а также изображения статуса состояния операций. Интерфейс обеспечивает доступ ко всем функциямMSC.Patran.Инструменты и приложения – это основа системы MSC.Patran. Инструменты позволяют выполнять различные работы в среде MSC.Patran (создавать геометрические объекты, задавать пакеты заданий для решения задач, компилировать результаты анализа, проверять ошибки и сигнализировать об этом).Модули приложения осуществляют большие специализированные задачи, часто вне системы MSC.Patran, помогая сопровождать конечноэлементный анализ и интерпретацию результатов.Важной особенностью инфраструктуры MSC.Patran является интегрированная база данных.

Вся информация о модели и её анализе сосредоточена в базе данных, и таким образом можно всегда сравнивать варианты,изменять их, добавлять и изучать конструктивные изменения объекта.MSC.Patran имеет открытую архитектуру. Это позволяет обмениваться данными с различными программными продуктами, включая CADсистемы, конечно-элементные объектные коды других моделирующихпрограмм, базы данных по характеристикам материалов. Базы данных имодели, созданные в одной программной системе, могут быть просто перенесены в MSC.Patran с минимальными затратами по времени и без потерьданных при конвертировании кодов.MSC.Patran воспринимает модели объектов, созданных в таких мощных CAE-системах как Unigraphics, CATIA, CAD-системах среднего и малого уровня: SolidWorks, SolidEdge, КОМПАС, T-flex, ARIES и др.Для системы MSC.Patran можно с помощью алгоритмического языкавысокого уровня PCL (Patran Custom Language) разрабатывать расчётные системы, предназначенные для решения узкого класса инженерныхзадач.–6–1.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ В СРЕДЕ MSC.PATRANПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РЕШЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧДля того, чтобы решить инженерную задачу, используя системуMSC.Patran, необходимо выполнить три базовые стадии. Каждая из стадийвыполняется в соответствующих частях системы MSC.Patran.Первая стадия типичная и наиболее трудоёмкая по времени. Это создание геометрической модели объекта, которая должна включать в себя:описание по форме и размерам, указание материалов из которых будет изготовлен реальный объект. Кроме этого необходимо задать внешние силы,действующие на объект.MSC.Patran имеет инструментарий, который помогает пользователюсоздать модель объекта с его внешними условиями.Используя этот инструментарий можно быстро создать двух илитрёхмерную (2D или 3D) каркасную модель, поверхность или твёрдотельную модель объекта.С помощью CAD-интерфейса можно импортировать и затем редактировать геометрические модели объектов, созданных с помощью другихпрограммных продуктов.После создания геометрической модели, с помощью мощных средств,имеющихся в системе MSC.Patran создаётся конечно-элементная модельобъекта.

К этим средствам относятся генераторы конечно-элементных сеток, которые автоматически могут наноситься на кривые, поверхности итвёрдые тела, используя различные способы (Mapped And PavedMeshing). Допускается редактирование сетки конечных элементов в интерактивном режиме.MSC.Patran имеет возможность задавать свойства материалов, из которых изготавливается объект. Эти свойства определяют тип материала,жёсткость, плотность объекта моделирования.При конечно-элементном анализе оценивается индивидуальные реакции модели на нагрузки и граничные условия. Нагрузки рассматриваются вшироком смысле и могут представляться в форме сил, моментов сил, давлений, температуры.Граничные условия описываются в терминах степеней свободы, которые определяют направление вдоль трёхмерных осей координат, по которым модель может или не может иметь перемещений, как в линейном, таки угловом направлениях.Вторая стадия заключается в анализе реакции конечной элементноймодели с заданными граничными условиями на приложенные нагрузки.–7–Имеется ряд опций для запуска анализа конечно-элементной модели спомощью MSC.Patran.

Можно использовать один из объектных кодовMSC: объектные коды других внешних программных продуктов или собственный код, созданный системой MSC.Patran.Далее необходимо определить тип конечного элемента (например,балка, стержень, пластина) и относящиеся к этому элементу свойства дляразличных областей вашей модели, например, если она выполнена из различных материалов, и назначить эти свойства конечным элементам модели.Тип элемента выбирается исходя из используемого объектного кода(он связан с используемым программным продуктом для проведения вычислений), конфигурации модели, предполагаемого поведения моделируемого объекта (линейная или нелинейная).

Дополнительные свойства описывают такие параметры как толщина пластины, коэффициент жёсткостипружины, площадь сечения балки и т.п.Анализ поведения объекта связан с проведением вычислительныхопераций по заданному алгоритму, который предоставлен той вычислительной системой, которая используется в данной задаче, (это могут бытьNASTRAN, MARC, DYTRAN и т.п.).При выполнении этой стадии производятся следующие действия:– определяется требуемый алгоритм для решения задачи (тип инженерной задачи, например, статический расчёт);– определяются и транслируются параметры, заданные для выполнения задачи;– выбирается соответствующая схема или набор нагрузок (LoadCases);– выбираются переменные, требуемые для вывода после решениязадачи;– посылаются данные задачи для численного анализа в программу –вычислительную систему, используемую в данный момент решения задачи;– считываются количественные результаты из файлов результатов,созданных программой-вычислителем.Третья стадия заключается в трансляции (компиляции) результатованализа и представление их в форме удобной для визуального анализа.Обычно численное решение задачи даёт большое количество цифровыхданных, которые трудно анализировать, если выводить их в цифровойформе на бумагу.

Поэтому на этой стадии используются возможности системы MSC.Patran для представления в визуальной форме данных, исполь-–8–MSC.Patranзуя компьютерную графику, анимацию и другие предназначенные для этого инструменты.Данные, полученные в результате решения задачи, могут быть рассортированы в зависимости от времени (временного шага), частоты, температуры или пространственного расположения по объёму анализа. Всеэти данные могут быть представлены в графической форме.Указанная последовательность выполнения инженерного анализа какого-либо проекта является типовой, но в процессе выполнения другихпроектов возможны изменения указанной последовательности из-за конкретных требований или заданий.В качестве примера на рис.

1 приведена схема использованияMSC.Patran совместно с вычислительной программой MSC.Nastran.Анализ исходных данных заданияФормулирование1. Определение симметрии объекта;задания на2. Определение требуемой топологии элементов;3. Идеализация условий закрепления;проектирование4.Создание схемы нагрузокобъектаЗадание свойств моделиПостроение геометрическоймодели объектаМоделирование нагрузок играничных условий (BCS)Создание конечноэлементной модели (КЭМ)Определение свойств КЭМЗадание материала и егосвойствСоздание входного файладля MSC.NastranЗапуск задачи длячисленного решенияMSC.PatranMSC.NastranОценка результатовПредставлениерезультатов в цифровойформеВизуальноепредставлениерезультатовРис.

1. Блочная схема стадий решения задачи с помощью системыMSC.Patran–Nastran–9–2. ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕРФЕЙСА СИСТЕМЫ MSC.PATRAN2.1. Системное менюЗапуск системы MSC.Patran можно осуществить, используя значок нарабочем столе Windows, или используя последовательность: StartÎProgramsÎMSCÎMSC.Patran 2001 (ПускÎПрограммыÎMSCÎMSC.Patran 2001). На экране появится рабочее окно системы MSC.Patran(рис. 2). В центре рабочее окно имеет пустое графическое поле, в которомбудет конструироваться геометрическая модель объекта.

Верху и внизуграфического поля находится линейка с меню, линейка инструментов,кнопка для управления этапами выполнения CAE-задания, команднаястрока и список сообщений и команд при выполнении задания.Системное меню (рис. 3). Каждое командное слово в этом меню имеетниспадающее меню с дополнительными командами.При загрузке MSC.Patran доступно единственное командное словоFile. Другие командные слова становятся доступными, когда открываетсябаза данных решаемой задачи.Рис.

2. Рабочее окно MSC.Patran– 10 –Рис. 3. Панель с системным менюС помощью меню File осуществляется доступ к базам данных, импорти экспорт файлов, создание копии файлов и выход из текущей сессии (сессией называется непрерывный процесс работы над какой-либо задачей) всистеме MSC.Patran. Это меню имеет стандартный набор команд, которыйимеется во всех пакетах, предназначенных для работы с Windows.Командное слово Group содержит различные опции для организациигрупп из геометрических элементов (точек, кривых, поверхностей, твёрдыхтел) и конечно элементных объектов (узлов, элементов, многоточечныхсвязей (MPC)).Применение групп необходимо при разработке сложных моделей,чтобы было удобно просматривать различные части моделей или их элементы.Так же необходимо создавать группы частей моделей, выполненныхиз разнородных материалов, для удобства придания в последствии этимгруппам соответствующих материальных свойств.

Можно так же использовать группы для просмотра результатов решения задачи, например, вывести для просмотра отдельно панели температурного поля и полей напряжений.Команда Viewport – это перемещаемые и изменяемые размеры окна,используемого для показа всей модели или её частей. Каждое окно содержит один независимый вид стационарной модели и содержит группу параметров, определяющих вид модели. Это меню используется для создания,редактирования, перемещения различных видов модели и её частей.Команда Viewing содержит различные опции для управления размером и ориентацией модели в окне (Viewport). Можно вращать модель,изменять размер, расположение, тип проекции, изменять масштаб, задаватьсекущую плоскость (Cliping Plane), изменять точку расположения наблюдателя, удалять и приближать модель.Имеются два способа вращения модели для просмотра – вокруг глобальных осей и вокруг локальных осей.