Рыбников_MSC_Patran_user_guide_р1 (Литература по курсу), страница 9

3) и различные методы автоматического нанесениясетки элементов на геометрическую модель.Finite Elements форма имеет ряд комбинаций Action/Object/Type,которые создают, модифицируют, подготавливают конечно-элементнуюмодель, облегчая получение обособленных результатов решения задачи.Доступ к конечно-элементным операциям можно осуществить с помощью формы Finite Element через главное меню Main Form.После появления на экране этой формы, необходимо выбрать Action(действие), Object (объект) и Type (тип объекта). Позиции формы разнообразны и зависят от того, какое меню выбрано.Рассмотрим, какие Action (действия) могут быть выбраны в панелиFinite Elements.Create ActionsCreate – генерация сеток с помощью автоматических методов: равномерные сетки с изменяемой плотностью; индивидуальное создание элементов , узлов и дополнительных объектов.Trans Form – создание узлов и элементов путём переноса (Transform), вращения (Rotating) и зеркального отображения (Mirroring).Sweep – создание новых элементов путём перемещения группы ужеимеющихся элементов вдоль одного из 10 типов направляющих (таких какдуга – Arc), путём выдавливания (Extrude), путём скольжения (выглаживания, Glide), Glide-Guide и по нормали (Normal).Sweep может преобразовывать поверхность (2D) из сетки элементовв твёрдотельные элементы (3D) путём перемещения её вдоль нормали,перпендикулярной к поверхности.Modify ActionsModify – модификация одного или более атрибутов таких объектовкак узлы, элементы и многоточечные закрепления (Multipoint Constraints) или сокращённо – MPCs.

Эти действия могут включать перенумерацию узлов и элементов, «расщепление» одного в два и более элементов. Можно также оптимизировать и модифицировать форму элементаулучшением сетки элементов.– 49 –Delete – удаление таких объектов из модели как узлы, элементы исетки элементов.Renumber – изменение идентификационных номеров (ID) элементовили узлов.Associate/Disassociate – модификация узлов и элементов так, чтоони связываются и наоборот отсоединяются от геометрической структуры(модели).

Для того чтобы прикладывать нагрузки, граничные условия исвойства напрямую к геометрическим элементам, элементы и узлы конечно-элементной модели должны быть связаны с геометрией.Qualify Actions (Выполнение проверки модели)Verify – проводится проверка качества цифровых данных конечноэлементной модели, включая проверку искажения элементов, образованиедублей и нумерации (задания ID) узла или элемента.Equivalence – улучшение конечно-элементной модели, путём удаления дубликатов узлов, совпадающих или расположенных в пределах размера допуска (Eqiuvalencing Tolerance Distance).Optimize – минимизация процессорного времени, памяти и дискового пространства необходимого для решения и размещения матрицы жёсткости и её порций путём перенумерации узлов или элементов модели.Метод оптимизации переменный и зависит от модели, типа и используемого объектного кода модели.Show – показывается различная информация о конечно-элементныхобъектах.

Например, для выбранных групп элементов, показ: координатных систем, IDs, нагрузок и граничных условий, ID номеров свойств материала, свойств материала, свойств элементов, действующих результатов.B качестве объектов используются элементы, относящиеся к сеткеэлементов, одиночные узлы и конечные элементы.Objects (Объекты)Mesh – конечно-элементный метод анализа требует, чтобы анализируемая модель была разделена на материальные внутренне взаимодействующие «кусочки» – конечные элементы, которые описываются отдельными уравнениями. Набор этих внутренне соединённых элементов относится к конечно-элементной сетке (Mesh).Mesh Seed – это метод, в котором определяются точки, которые явно заданы вдоль ребра модели, чтобы указать, где будут расположены узлы.

Расположение узлов может быть равномерным, указано их индивидуальное расположение или они могут располагаться с переменным расстоянием между ними с началом от конца, начала или центра ребра.– 50 –Mesh Control – при использовании какого-либо автоматического нанесения сетки элементов разрешается указывать отдельную глобальнуюдлину ребра для выбранных поверхностей. Эта опция позволяет создаватьсетку с перемещением без привязанности к одной поверхности.Node – узел является конечно-элементным эквивалентом вершины(Vertex) в геометрической модели. Узлы являются соединительными точками между смежными элементами.Element – это один дискретный элемент конечно-элементной сетки.Он может иметь несколько стандартных форм, таких как прямоугольник итреугольная пирамида и иметь различное количество узловых точек вдольего рёбер.MPC (Multipoint Constraint) – MPCs – это заменитель для конечных элементов, который можно использовать для моделирования определённых физических элементов, таких как жёсткие связи, шарниры (вращательные, универсальные и т.п.), ползунные механизмы и другие.

MPCsтрактуется как элемент в системе MSC.Patran. Они изображаются линиямимежду узлами на экране.Superelement – этот объект используется только для MSС.Nastran иобозначает группу нескольких элементов и выступает как большой (комплексный) элемент.DOF (Deqree Of Freedom) List – DOF список используется толькодля ANSYS или ANSYS 5.Нанесение сетки конечных элементов может выполняться по-разному.Для обозначения способа выполнения задаётся Type (тип), который зависит от выбранного Object.Приведём несколько примеров.Рассмотрим три простых способа конечно-элементного моделирования:1. Creat/Mesh/Solid: автоматическое нанесение сетки на сложныемодели .Используются элементы типа Tet с топологией Tet4 (рис.

32).2. ISO Mesh Parameters – подформа для задания параметров сетки;Рис.33.3. Create/Mesh Seed/ Two-Way Bias.На рис. 32 показана панель системы MSC.Patran для создания сеткиэлементов по первому способу.Форма (панель на рис. 33) появляется, когда выбрана кнопкаIsomesh Parameters.Следующий способ создания сетки элементов с помощью формыCreate/Mesh Seed/Two Way Bias (рис. 34), при этом происходит заполнение сеткой элементов с предварительной разметкой таких геометриче– 51 –Список ID номеров узлов и элементов.Назначается необязательный список IDномеров для нового набора узлов иэлементов. Если не назначать, ID величиныбудут назначаться последовательно, начинаяс показанного в строке номера узла иэлемента.Опции конечного элемента .Выбирается тип конечного элемента, методнанесения сетки КЭ, топология конечногоэлемента.Глобальная длина ребра.Указывается действительная величина,назначенная по умолчанию для даннойсетки.Включается при необходимости созданиядубликатов узлов.Соединяет примыкающие поверхностидеталей, выполненных как сборки в CADсистемах с ядром Parasolid.Рис.

32. Панель системы MSC.Patran для создания сетки элементовских фигур как кривая, ребро поверхности или твёрдое тело прямыми сегментами с симметричной неравномерной длиной. Обычно указывается общее количество элементов с заданным отношением длины элементовL2/L1 или значением длин L2 и L1.– 52 –Выбрать из двух возможных типовшаблонов сетки элементов длявыродившихся поверхностей илитвёрдых тел.Выбрать из четырёх возможныхтрехугольных сеток шаблонов дляповерхностей или твёрдых тел с90градусными углами.Эти параметры управляют, какгенератор элементов будет отражатьсяпереходом между областями сразличным количеством элементов.Рис. 33.

Панель IsoMesh ParametersПоказывать всю сетку элементов связанной свидимой геометрией.Для того чтобы определить пространство длязаполнения сеткой элементов, необходимонажать либо Num Elems and L2/L1 или L1 иL2.Если кнопки нажаты нужно ввести целоечисло для необходимого количестваэлементов и отношение ребер. Если втораякнопка нажата, то необходимо ввести длиныребер для концов элементаL1 и серединыL2. MSC.Patran вычисляет размеры сеткиэлементов как геометрическую прогрессию,базируясь на L2/L1.Если имеется метка, то MSC.Patranавтоматически создает описание сеткиэлементов после того как ребро выбрано. Поумолчанию эта опция выключена.Указывается список ребер с помощьюкурсора мыши или вручную.

Напримерcurve10, Surface 12.1 (первое число - номерповерхности, второе - ребра),Solid 22.5.2(первое число - номер твёрдого тела, второе поверхности, третье - ребра).Рис. 34. Панель Finite Elements– 53 –4.5. Прямое моделирование конечных элементовЗначительное большинство конечно-элементных моделей осуществляется сегодня через операции геометрического моделирования, создаётсяодна и большее число геометрических частей модели и затем генерируетсясетка элементов.В других случаях бывает легче работать напрямую с самими узлами иэлементами. Такие случаи включают:– модифицированные сетки элементов, считываемые из программанализа или вычислительных программ, таких как MSC.Nastran.(раздел Bulk Data File в тексте программы для MSC.Nastran);– конечно-элементные модели, в которых сетка элементов созданапутём применения внешних программных средств без основнойгеометрической модели;– изменённые специфические элементы, которые неудачно прошлипроверку.Предпочтение конечно-элементной модели может быть отдано с точки зрения времени моделирования и присвоения свойств.

Когда свойстваназначаются напрямую геометрическим элементам, конечно-элементнаясетка потом может быть изменена, без необходимости переопределять этисвойства. Если свойства назначаются напрямую узлам или элементам необходимо их заново вводить, если основная сетка элементов изменяется.В системе MSC.Patran имеются следующие средства для прямого конечно-элементного моделирования:– операции, которые создают узлы, элементы, MPCs (Multi-PointConstraints) и суперэлементы;– операции, которые создают узлы и элементы путём операцийтрансформирования, вращения и зеркального отображения ужеимеющихся узлов и элементов;– операции с помощью Sweep, которые создают сложные элементы, путём перемещения простого элемента по пути, описанному вразделе 2.1 для генерации сетки элемента;– модифицирующие операции, которые сглаживают существующуюсетку, редактируя элементы и узловые номера или величины ихатрибутов, разделяя имеющиеся Bar, Quard или Tria элементыили модифицируя MPC атрибуты.4.6.