Методические указания к выполнению контрольных работ (Кр.1 и Кр.2) (1014086), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Иметь в виду, что тестовые FORCE и BOUND реализуют тестовые граничные условия и внешние воздействия, абсолютно не соответствующие решаемой задаче, и целью этого расчета является только получение сетки конечных элементов.

Тем не менее, для получения правдоподобного результата по напряжениям необходимо задать номер варианта и характеристики свойства 1 конечных элементов в окне «Основные параметры проекта»

Е=7200000.0 Н/см² – модуль упругости материала;

= 0.3 – коэффициент Пуассона;

= 38000.0 Н/см² – допускаемое напряжение на растяжение.

(-25000.0 Н/см² )– допускаемое напряжение на сжатие.

0.1см - толщина пластины.

При задании в основных параметрах значения число (-25000.0 ) следует вводить по абсолютной величине.

Так как в контрольных работах 5-го семестра используются конечные элементы одного свойства (одного материала и одной толщины), то характеристики свойств 2 и 3 следует обнулить.

При получении сетки КЭ необходимо принять во внимание соображения, изложенные в правиле 1 формирования геометрической модели, а после создания сетки - провести её оценку по следующим параметрам:

• КЭ сетки должны быть примерно одинаковых размеров и площади, в случае невозможности получения таких характеристик - плавно изменяющихся по размерам и площади от одной части пластины к другой;

• КЭ должны быть без острых углов, не слишком вытянутыми, приближающихся к форме равносторонних треугольников.

• несоблюдение этих требований или учащение сетки в каких либо областях пластины должно быть обосновано (например, ожидаемым в этих местах высоким уровнем напряжений или резким их изменением, невозможностью построить более удачные КЭ из-за внешней геометрии пластины, другими соображениями).

На основании этой оценки в случае необходимости подправить положения узлов зон или даже переформировать некоторые зоны, при этом, может быть, придется изменить число зон, их расположения и т.п. с целью получения более качественной сетки.

При предъявлении материалов на проверку по Кр.1 отчет необходимо сопроводить папкой с проектом, содержащим файл геометрии *.sfm, файл проекта *.spr и тестовые подпрограммы BOUND и FORCE

Требования к оформлению отчета по Кр.1:

Отчет по Кр.1 должен содержать:

1. рисунок и текст исходного задания (компактно).

2. итоговый чертеж пластины со всеми размерами (цифрами) в соответствии с требованиями ЕСКД, обозначенными закреплениями и нагрузками, полностью соответствующими заданию, текст итогового задания. Рисунок неравномерной нагрузки на чертеже объекта должен примерно соответствовать действительному графику функции нагрузки;

3. чертёж решаемой задачи (модели) с необходимыми геометрическими размерами (цифрами) в сантиметрах с точностью до 1мм. Под изображением модели краткое обоснование перехода от объекта к полученной модели.

4. график функции неравномерно распределённых нагрузок с указанием нулей функции и с их координатами по отношению к началу координат независимого переменного функции (для подтверждения правильности разбиения на зоны – см. п. Д требований к выполнению Кр.1). График дополнить описанием местоположения нуля функции на стороне пластины.

Сетка по осям графика должна иметь целые значения. Пример оформления

графика приведен ниже.

1. скриншот геометрической модели, разбитой на зоны, из подсистемы геометрического моделирования программы Sigma с доказательством установления в точке нуля функции основного узла зоны.

1. скриншот результатов решения задачи при NRC=3 с использованием тестовых подпрограмм BOUND и FORCE (какой-либо один вид напряжения со шкалой).

2. оценку сформированной сетки по критериям, сформулированным в описании Кр.1: приблизительному равенству размеров и площади КЭ или плавности изменения этих характеристик, форме КЭ, наличию острых углов и т.п.

При предъявлении материалов на проверку по Кр.1 отчет необходимо сопроводить папкой с проектом, содержащим файл геометрии *.sfm, файл проекта *.spr и тестовые подпрограммы BOUND и FORCE

4. Контрольная работа 2

Реализация граничных условий и внешних воздействий.

Подробное объяснение реализации граничных условий и внешних воздействий изложено в разделе 2.5 и 2.6 . пособия "Решение задач в Sigma", выложенного на сайте.

Целью Кр.2 является реализация граничных условий и внешних воздействий на исследуемый объект (пластину). Для этого надо составить подпрограммы BOUND и FORCE.

Перед выполнением Кр.2 в окне «Основные параметры проекта» должны быть заданы номер варианта и характеристики свойства 1 конечных элементов

Е=7200000.0 Н/см² – модуль упругости материала;

= 0.3 – коэффициент Пуассона;

= 38000.0 Н/см² – допускаемое напряжение на растяжение.

(-25000.0 Н/см² )– допускаемое напряжение на сжатие.

0.1см - толщина пластины.

При задании в основных параметрах значения число (-25000.0 ) надо вводить по абсолютной величине.

Так как в КР 6-го семестра используются конечные элементы одного свойства (одного материала и одной толщины), то характеристики свойств 2 и 3 следует обнулить.

Следует иметь в виду, что распределённая нагрузка всегда прикладывается перпендикулярно нагруженным сторонам; аргумент в формулах неравномерно распределённой нагрузки отсчитывается вдоль стороны, к которой приложена эта неравномерная нагрузка. Тригонометрические функции в формулах заданы в радианах.

При выполнении Кр.2 в соответствии с заданием студент разрабатывает программные модули BOUND и FORCE формирования граничных условий (закреплений соответствующих узлов) и приложения внешних воздействий (сил) к узлам пластины и получает предварительное решение в Sigma, проверяя стабильность реализации граничных условий и приложения нагрузки при разной степени дискретизации области (при разных значениях параметра NRC).

При выполнении этой части задания студент может создавать заново или модифицировать программные модули BOUND и FORCE готовых примеров.

Так как студент, руководствуясь последовательностью создания проекта и выполнения Кр.1 , перевёл в редактируемые из source стандартные модули BOUND и FORCE, то очевидно, что эти модули не соответствуют нагрузкам, граничным условиям и геометрии рассчитываемой модели студента.

Стандартные BOUND и FORCE могут не найти ни узлов, которые надо закрепить в соответствии с заданием, ни узлов, к которым надо приложить силы опять-таки в соответствии с заданием студента, а если и найдут, то совершат действия, не соответствующие заданию студента.

Самое плохое произойдет, если FORCE не рассчитает и не приложит ни одной силы ни в одном из узлов геометрической модели. В этом случае программа будет работать и даже считать (результаты расчета можно будет посмотреть в цифровом файле), но при попытке посмотреть графический результат расчета, программа сообщит, что «не найдены силы, приложенные в узлах» и не выведет ничего на экран.

Чтобы такого не происходило тестовый модуль BOUND закрепляет по осям Х и Y все узлы, координаты которых по Х меньше DB/2 - половины ширины пластины , а модуль FORCE нагружает силами величиной 999Н по оси Х и 999Н по оси Y узлы,

координаты которых по Х больше DB/2 - половины ширины пластины. В комментариях в тестовых BOUND и FORCE всё это описано.

После проведения компиляции и расчета проекта в графических результатах будет отображаться сетка КЭ, правда, закрепленная и нагруженная в узлах согласно работе тестовых BOUND и FORCE . Когда студент приступит вплотную к работе по реализации закреплений и сил на своей модели, он станет, конечно, изменять эти BOUND и FORCE, формируя их под свою задачу, что, собственно говоря, и является целью Кр.2

Так как работа по Кр.2 выполняется последовательно и обычно студент программирует сначала свой собственный BOUND, не изменяя пока тестовый FORCE, всегда можно будет в графических результатах посмотреть работу BOUND по реализации граничных условий. При последующей разработке FORCE ответственность за корректное назначение сил в узлах для своей конкретной задачи ложится уже целиком на студента. Здесь рекомендуется сначала разработать часть кода FORCE только для одной, сравнительно несложной нагрузки на каком –либо участке, затем переходить всё к более сложным частям кода.

Следует только помнить, что в конце тестового FОRCE имеется код под заголовком «стандартная часть кода для проверки работы программы», которую рекомендуется оставлять и не изменять при дальнейшем программировании FORCE.

В стандартной части кода вычисляется максимальное значение силы, действующей в модели и если оно нулевое, то узлу 1 назначается горизонтальная сила, равная числу 666. В результате, даже в случае отсутствия сил, приложенных в узлах, программа устанавливает факт их отсутствия и задает минимально одну силу, чтобы появлялось графическое изображение. В результате графическое изображение появляется всегда, даже в том случае, когда студент только приступил к выполнению Кр.2. и ещё ничего не сделал. Да и далее, когда студент начнёт составлять или переделывать свой FORCE, в любом случае, даже в случае ошибки студента (при условии, конечно, прохождения компиляции) изображение будет появляться. Так что лучше придерживаться этих рекомендаций.

Напоминание: следите, чтобы исполняемая строка кода не выходила за 71-ю позицию.

Требования к выполнению Кр.2:

а) силы и их проекции на оси Х и Y от всех типов нагрузок, действующих на пластину каждая в отдельности и все вместе, при любом NRC не должны отличаться от теоретических значений больше, чем на 2%;

б) приложение сил по каждой из сторон пластины должно быть управляемым (отключаемым/включаемым) с помощью свободных параметров (см. панель основных параметров в Sigma), а в случаях переменных по знаку нагрузок по одной из сторон – для каждой из нагрузок с одним знаком. Проверку правильности приложения сил в таких случаях надо проводить для каждой нагрузки в отдельности;

в) коэффициенты уравнений прямых, образующих геометрию пластины и используемых в окончательных подпрограммах BOUND и FORCE, а также тригонометрические функции углов или сами углы наклона прямых должны вычисляться в программе через координаты узлов, образующих эти прямые;

г) числовые результаты работы подпрограмм BOUND и FORCE в файле числовых результатов расчета программы должны иметь стандартный вид. При этом номер закреплённого или нагруженного узла должен встречаться только один раз в выводе каждой из подпрограмм BOUND и FORCE. Дополнительно вывод подпрограммы BOUND должен содержать общее число закрепленных узлов и по отдельности - число закрепленных узлов по одной и другой осям, а также по двум осям. В числовом выводе подпрограммы FORCE должно подсчитываться число нагруженных узлов по каждой из осей;

д) числовые результаты решения задачи должны содержать только значения, задаваемые в панели «Задание основных параметров», результаты вычислений подпрограмм BOUND и FORCE, значения перемещений в узлах и значения напряжений в конечных элементах;

е) код подпрограмм BOUND и FORCE, а также формальные и фактические параметры этих подпрограмм не должны содержать неиспользуемые идентификаторы, не должны содержать операторы REAL и INTEGER и должны содержать хотя бы по одному разу (на две подпрограммы) оператор-функцию и подпрограмму-функцию;

ж) код подпрограмм BOUND и FORCE должен предваряться фамилией исполнителя в первых строках файла и сопровождаться комментариями, в которых следует указать название использованных методов сортировки, интегрирования и т.п.

Требования к оформлению отчета по Кр.2:

Отчет по Кр.2 должен содержать:

1. Исходные данные для выполнения Кр.2: уменьшенный чертеж модели с показанными нагрузками и закреплениями, уменьшенный график функций нагрузки, описания закреплений и нагрузок, действующих на пластину, их формул, длин участков, к которым приложены нагрузки, значений постоянных нагрузок.

2. Таблицу 1 используемых свободных параметров и их назначение.

3. Таблицу 2 реализации граничных условий в виде:

Табл.2. Граничные условия

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)