2.2 Лаб работа 2 (1013916), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Так, например, если бы на первом занятии мы строили модель пластины без использования геометрических средств, то нам пришлось бы вручную вводить координаты для каждой узловой точки каждого элемента. Вместо этого мы только очертили внешние границы пластины, а FEMAP заполнил эту область элементами сам, взяв на себя всю черновую работу. И хотя теоретически модель любой сложной конструкции можно построить без использования геометрических средств, практически эта затея обречена на неудачу.

2.2. Системы координат и рабочая плоскость

Д
ля определения в пространстве любого объекта, прежде всего надо иметь в распоряжении систему координат. FEMAP и здесь берет значительную часть работы на себя. Едва запустившись, эта программа создает три системы координат: декартову, цилиндрическую и сферическую. Эти, создаваемые по умолчанию системы координат называются глобальными. Обратите внимание, что в нижнем левом углу графического окна показано направление осей глобальной декартовой системы координат. Обозначения, принятые для координат, показаны на рисунке. Значения углов в FEMAP следует вводить в градусах.

N ASTRAN в конечном счете все координаты пересчитывает для декартовой системы координат. Но нам предоставлена возможность пользоваться такой системой, которая удобней для конкретной задачи. Так если хотите построить модель кухонного стола предпочтительна декартова система, если хотите изобразить стакан или кувшин – цилиндрическая, а если хотите рассчитать на прочность футбольный мяч, то проще всего воспользоваться сферической.

Кроме того вы можете дополнительно создать свои пользовательские локальные системы координат. Так, если вам потребуется изобразить такой кораблик с двумя трубами, то для описания его корпуса вполне можно обойтись декартовой системой координат. А вот для описания труб удобнее использовать цилиндрические системы с началом в центре основания каждой трубы. При задании таких вспомогательных систем необходимо определить положение и ориентацию осей такой вспомогательной системы по отношению к глобальной системе координат.

Д
ля выполнения этих действий FEMAP предлагает удобный и понятный интерфейс. Сначала командой Model – Coord Sys… вызывается окно определения системы координат (Define Coordinate System). Для тренировки создадим вспомогательную декартову систему координат, которая имеет начало в точке (40,10,‑20), ось Z направлена также как и соответствующая ось глобальной системы, а оси X и Y повернуты на 45.

В появившемся окне отметим, что 3 – это предлагаемый номер для системы координат. Предыдущие номера уже заняты глобальными системами: 0 – декартова, 1 – цилиндрическая, 2 – сферическая. Эти глобальные системы координат ни удалить, ни изменить нельзя. В группе Type можно выбрать любой из трех возможных типов систем координат. В группе Method мы можем выбрать наиболее удобный способ задания положения и ориентации осей новой системы. Всего в вашем распоряжении 8 таких способов:

Angles – с помощью трех поворотов исходной системы координат;

Workplane – рабочая плоскость используется как плоскость XY новой системы;

XY Locate – плоскость XY задается тремя точками;

YZ Locate – плоскость YZ задается тремя точками;

XZ Locate – плоскость XZ задается тремя точками;

XY Axes – оси X и Y задаются векторами;

YZ Axes – оси Y и Z задаются векторами;

ZX Axes – оси Z и X задаются векторами.

Какой из этих способов лучше? Универсального ответа на такой вопрос, как всегда, нет. Все зависит от того, в какой форме вы получаете данные, то есть от того чертежа, который вам представит заказчик расчета.

Мы рассмотрим здесь подробно метод XY Locate. В других методах последовательность окон, с помощью которых FEMAP требует от вас нужную информацию может несколько отличаться. Однако по названию окон можно догадаться, о чем вас спрашивают. В крайнем случае, всегда можно заглянуть в HELP.

П
ервое окно, которое появится при выборе метода XY-Locate – окно определения начала системы координат (Define Coordinate System Origin). Заполняем его значениями координат начала, которые определяются в глобальной декартовой системе. Напоминание о том, какая система используется для определения положения этой точки, находится в окошке CSys.

После этого нас просят указать точку, лежащую на оси X определяемой системы (Define Location on CSys X-Axis).

И, наконец, осталось указать точку, лежащую в плоскости XY (но не на оси X).

Направление оси Z FEMAP определяет уже сам, так чтобы эта ось составляла с осями X и Y правую тройку.

Замечание по принципиальной разнице между правой и левой системами координат.

1. разница между правой и левой системами состоит в том, что левую лучше всего вообще не применять, а обходиться правой;

2. поскольку не все еще знакомы с первым правилом, в некоторых книгах и на некоторых чертежах все еще можно встретить левую систему координат, которую лучше определить сразу. Вот простейший рецепт. Представьте, что ваш большой палец – это ось X, указательный – Y, а средний Z. Если вам удается, не выламывая пальцы правой руки расположить их так, чтобы они совпадали по направлению с нарисованной системой координат, то эта система правая. Если для этого удобнее использовать пальцы левой руки, то и система координат левая.

В ернемся, однако, к FEMAP-у. После всех перечисленных выше действий в графическом окне появляется изображение созданной системы координат. (Если она не попадает в область видимости, выполните автомасштабирование – Ctrl-A).

Еще один полезный инструмент FEMAP-а – рабочая плоскость (Workplane). Вызовем окно определения точки командой Geometry – Point и щелкнем мышью в каком-либо месте графического окна. То, что появляется в окнах X и Y, понятно – это координаты курсора в момент щелчка. А вот почему в окне Z записан 0? Ведь под перекрестьем курсора скрывается вся бесконечная прямая, перпендикулярная плоскости экрана. Так по какой веской причине в окне Z записан 0, а не 100, -35 или еще какое-нибудь число? Оказывается в FEMAP-е существует так называемая рабочая плоскость. По умолчанию она совпадает с плоскостью XY глобальной системой координат. И хотя действительно щелчком по экрану мы определяем бесконечную прямую, но в окно выбора координат заносятся координаты пересечения этой прямой с рабочей плоскостью.

П

ри желании можно изменить положение рабочей плоскости. Зачем это нужно? Если вы, например, рисуете домик с окошками и дверью, то удобно сначала совместить рабочую плоскость с одной стеной, затем с другой и т.д. При этом не надо будет опасаться, что из-за неправильного ввода координат, какое-нибудь окно окажется внутри дома или повиснет за его пределами. Как изменить положение Workplane? Очень просто – с помощью команды Tools - Workplane…. (горячая клавиша F2)

Окно управления рабочей плоскостью (Workplane Management) открывает много возможностей. Мы здесь подробно разберем метод Select Plane, а по остальным приведем краткий перечень. Желающие изучить остальные методы могут обратиться либо к HELP-у.

Группа Define Plane – позволяет непосредственно определить положение рабочей плоскости…

Select Plane – по трем точкам;

Global Plane – как координатную плоскость одной из имеющихся систем координат;

On Surface – совместив рабочую плоскость с имеющейся поверхностью;

Previous – вернув ее в предыдущее положение.

Группа Move Plane позволяет изменить текущее положение рабочей плоскости перемещая и поворачивая ее

Offset Distance – перемещение плоскости по нормали к ней и поворот вокруг этой нормали;

Move to Point – перемещение точки начала плоскости в указанное место

Rotate – поворачивает плоскость вокруг произвольного вектора

Группа Origin and Axes не изменяет положение самой плоскости, а перемещает в ней начало и меняет направления осей

Offset Origin – смещение начала на заданные величины по X и Y;

Move Origin – перемещение начала в заданную точку;

Align X Axis – задание направления оси X;

Align Y Axis – задание направления оси Y.

Кнопка Snap Options позволяет управлять режимом щелчка (вспомните Snap to в контекстном меню, вызываемом правой кнопкой мыши), а также позволяет разлиновать рабочую плоскость вспомогательной сеткой (Grid).

Весь этот перечень возможностей можно было и не читать, а вот с помощью метода Select Plane зададим положение рабочей плоскости таким, чтобы она проходила параллельно плоскости XY глобальной системы координат на расстоянии 5. Итак, в окне Workplane Management нажимаем кнопку Select Plane.

В

появившемся окне заполняем координаты любых трех точек, находящихся в определяемой плоскости и ОК. Попробуйте теперь создать точку щелчком по экрану.

Как видите теперь в окне Z стоит число 5, т.е. выбрана точка на новой рабочей плоскости

2.3. Точка (Point)

С
истемы координат и рабочая плоскость, рассмотренные в предыдущем разделе, хотя и очень важные, но все-таки вспомогательные средства для геометрических построений. И только сейчас мы переходим к рассмотрению самого простого и самого важного геометрического объекта – точки (Point). Выполните команду Geometry – Point.

Появившееся окно недвусмысленно намекает, что в окна X, Y и Z было бы неплохо занести координаты создаваемой точки.

Самый простой способ – щелкнуть мышью по экрану – оказывается и наименее пригодным. Точности, необходимой при серьезных расчетах, таким образом не добьешься.

Следующий напрашивающийся путь – набрать координаты вручную. Этот способ используется чаще всего. Давайте и мы применим его, чтобы создать три точки с координатами (0,0,0), (1,0,0) и (0,1,0). Обратите еще раз внимание на привычку FEMAP-а после создания одного объекта (точки), сразу предлагать создать еще один объект того же типа. Чтобы прекратить создание точек надо нажать кнопку Cancel.

М
ы, однако, пока с кнопкой Cancel спешить не будем, а поищем другие возможности создания точек. С одним из способов вы почти знакомы. Вызовите контекстное меню правой кнопкой мыши и укажите режим щелчка Snap to Point. Обратите внимание – для вызова контекстного меню нет нужды закрывать окно создания точки. Теперь щелкните, например, по второй точке. В окнах координат появятся встроенные функции XPT(2), YPT(2), ZPT(2). Конечно, создавать еще одну точку в том же самом месте, смысла нет. Зато очень часто требуется создать точку, которая отличается от существующей лишь одной координатой. Поэтому в окошке Y к уже имеющемуся YPT(2) допишем «+0.5» и нажмем ОК.

Как можно убедиться, FEMAP сам вычислил координаты и создал точку. Возможно, чтобы это увидеть вам придется освежить изображение (Ctrl - D). Внимание! В окна ввода можно заносить не только числа, но и арифметические выражения.

Теперь оценим, какие выгоды нам может дать использование подходящей системы координат, о чем так много говорилось в предыдущем разделе. Пусть нам надо создать точку на линии, выходящей из начала координат под углом 30 к оси X на расстоянии 2 от начала координат. К счастью, здесь не надо вычислять синусы и косинусы, а потом набирать длинные мантиссы. В списке систем координат (CSys) выберите цилиндрическую (1..Global Cylindrical). Обратите внимание, что названия координат изменились. Если вы сомневаетесь, что правильно понимаете их смысл, взгляните на рисунок в начале этой методички. Теперь указываем значение радиуса (окно R) и угла  (окно T).

Внимание! Еще раз обращаем внимание на то, что в FEMAP’е (как и в NASTRAN’е) углы надо вводить в градусах, а не в радианах.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы