Возможности ANSYS (1050650), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Этот тип анализа может бытьпроведен при любом значении фазовогоугла входной нагрузки.• Нестационарныйанализповедениясистемы при действии произвольноОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru46Перевод и редактирование Б.Г. Рубцова, оформление Л.П.
Остапенкоменяющихся во времени нагрузок (ток,напряжение, усилия и т.д.), включаяопределение параметров электрическойпроводимости,импеданса,электромеханических связей, деформаций,характеристикэлектрическогополя,плотноститокаираспределениянапряжений.Модельпьезоэлектрическойсистемыстроится с помощью имеющихся в программеANSYS трех твердотельных элементов связаннойзадачи. Эти элементы допускают заданиеширокой разновидности свойств материала,таких,какполныйнабор(6x3)пьезоэлектрическихконстант,изотропные,ортотропныеилианизотропныеупругиеконстанты жесткостей или податливостейкристалла,диагональныедиэлектрическиеконстанты.ПостпроцессорпрограммыANSYSвыводитграфическуюинформацию,относящуюся к механическим смещениям иформам колебаний, картину изолиний длянапряженности электрического поля, плотноститока и механических напряжений.
Зависимостиотклика от времени при переходных процессахстроятся с помощью постпроцессора историирешения.Возможностипостпроцессорапозволяют на основе полученных результатовпровести дополнительные расчеты нужныхпользователюпараметров:проводимости,импеданса, коэффициентов электромеханическойсвязи и других величин.Метод подконструкцийПрограмма ANSYS располагает широкимивозможностями для выделения из моделиконструкции более простых ее составных частей подконструкций,чтоиспользуетсядляуменьшениявремени решенияили дляповышенияэффективностипроцессамоделирования за счет приведения группы илинабора элементов к одному эквивалентному,самостоятельному элементу.
В основу этойметодики положено матричное уплотнение,посредствомкоторогожесткость(илипроводимость) и, если требуется, масса (илиудельная теплоемкость), а также матрицысопротивлений приводятся к системе ведущихстепеней свободы, или мастер-степеней (MDOF).Таким способом создается суперэлемент (всоответствии с принятой в программе ANSYSтерминологией).Суперэлемент может формироваться изконечных элементов любого типа.
Единственноеограничение состоит в том, что поведениесуперэлемента предполагается линейным (если вего состав входят нелинейные элементы, то онирассматриваются как линейные).Для того чтобы создать суперэлемент,пользователь сначала указывает модель области,Представительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75которая станет подконструкцией, вместе сведущими степенями свободы, которые будутхарактеризовать его поведение. Затем программавычисляет матрицы суперэлемента и заносит их вфайл.Будучисозданным,суперэлементиспользуются программой ANSYS точно так же,как и обычные элементы.Подконструкция может быть использованав любом виде анализа (рис. 35), при этом в еесостав включается либо только суперэлемент,либо комбинация суперэлемента с конечнымиэлементами других типов.
Суперэлемент можетбыть внедрен в расчетную модель либонепосредственно,либоспомощьюсимметричного отображения, смещения началакоординат, преобразования системы координат.Допускаетсяиспользованиенесколькихсуперэлементов, а также составных, состоящих издругих суперэлементов. Графические средствапоказаграницсуперэлементовулучшаютвосприятие общего изображения модели.Наиболеетипичнымявляетсяиспользование суперэлементов для выделенияопределенных областей модели или упрощенияпроцесса построения циклически повторяющихсячастеймодели.Некоторыепреимуществаприменения суперэлементов перечислены ниже.• Можно отделить области конструкции слинейным откликом от областей снелинейнымповедением.Этодаетвозможность повысить эффективностьрасчета за счет применения процедурыитеративногорешениятолькоквыделенной нелинейной части системы.• Уменьшается время на создание модели иполучениерешениядляобъектов,имеющихповторяющиесяилисимметричные области (как, например,шестерни и зубчатые колеса).
Вместопостроения полной модели такого объектадостаточнопредставитьегоповторяющуюсячастьввидесуперэлемента, а затем продублировать дляполучения полной модели.• При умелом планировании работы можнопостроить независимые модели частейконструкции, а затем объединить их дляполучения полной модели.• Конструкция может содержать отдельныеузлы,которыедолжныоставатьсянеизменнымипофункциональнымсоображениям или из-за способа ихизготовления. Представлением таких узловкак суперэлементов можно выделитьобласти “фиксированного дизайна” измодели, что дает возможность изолироватьих от изменений геометрии или сетки,вносимых в оставшуюся часть модели.
Вэтом отношении метод подконструкцийособенно полезен при использованиисредств оптимизации программы ANSYS.• С использованием одной модели можновыполнять несколько разных видовANSYS-анализабезнеобходимостиприводитьматрицужесткостикОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ruВозможности программытреугольному виду. Суперэлементы частоиспользуются в тех случаях, когда дляодной конструкции проводятся два разныханализа(так,например,линейныйдинамический анализ делается послемодального).• В линейном, неитеративном, вариантерасчета можно отделить вычислениенапряжений от расчета перемещений.
Этоцелесообразно в тех случаях, когда важнознать не напряжения в суперэлементе, авлияние перемещений на остальную частьполной модели.• Повышаетсяэффективностькинематического анализа, выполняемого сучетомдеформируемостизвеньевмеханизма. Применение подконструкций вкинематическихмоделяхпозволяетосуществлять конечные повороты звеньев.Рис. 35Использование метода подконструкций можетзначительно уменьшить число степеней свободыв расчетной модели.
Это приводит к снижениюзатрат времени и труда. В данном случае секторшкива в 60 градусов преобразован всуперэлемент, с помощью которого строитсяполная модель шкива.Метод подмоделейМетод подмоделей делает возможнымизъятие из полной расчетной модели некоторойее части, перестроение сетки и более подробныйанализ для выделенной области. Это можетповыситьэффективностьчисленногомоделирования, так как сначала делается анализдля грубой сетки, а затем для интересующейобласти - подмодели - измельчается сетка иуточняется расчет. Можно получить болееточную информацию для части конструкции, неувеличивая сложность полной ее модели.Метод подмоделей можно использовать,если после проведения анализа для полнойПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел.
(7-095) 913-23-00, 468-81-75модели оказалось, что для некоторых ее областейрезультаты недостаточно подробны. Этот подходполезен в тех случаях, когда неизвестно, в какихзонах конструкции или ее составной частивозникнут высокие напряжения (температуры,плотности потока и т.п.). Однако болееэффективнымявляетсяопережающеепланирование задания подмоделей, так как этоснижает затраты усилий на моделирование ианализ.Пользователь создает конечно-элементнуюмодель с такой сеткой, которая вполне достаточнадляадекватногоописанияосновныхособенностей силового воздействия и выделениязонвысокихнапряжений,ноявляетсянедостаточно мелкой, чтобы получить точныерезультаты для таких зон.
Преимуществомкрупной сетки является то, что требуетсяотносительно меньше времени для получениярезультатов. Затем пользователь устанавливает,какая область модели требует уточненногоанализа с использованием подмодели. Например,нужно получить больше подробностей в зоневысоких напряжений.Выявивинтересующуюобласть,пользователь создает новую модель (подмодель),которая содержит только эту область исходнойконструкции.Сеткаконечныхэлементовподмодели делается значительно мельче сеткигрубой модели с тем, чтобы получить болееточные результаты (напряжение, температура,напряжение, плотность потока и т.п.) длявыделенной области (рис.
36). Следующий шаг,которыйявляетсяключевымвметодеподмоделей, - задание граничных условий дляподмодели на основе отклика грубой модели.Программа ANSYS, используя результатырешения для грубой модели, определяетсоответствующие ограничения степеней свободынаграницахподмодели(перемещения,температуры, напряжения или потенциалы) иприкладывает их к границам “разреза” (рис. 37).Наконец, проводится анализ подмодели, которыйуже не зависит от исходной конструкции, чтоисключает необходимость повторять анализ всеймодели.Использование метода подмоделей даетследующие преимущества:• Исключается необходимость выполнятьтрудновыполнимыйпереходмеждуобластями модели с крупной и мелкойсеткой.• Исследование влияния вносимых в проектлокальныхизмененийгеометриипроводится без повторного анализа моделицеликом.• Уточнение подробностей в зонах особоговнимания (например, областей высокихнапряжений) можно выполнить, нерасполагаяинформациейоместоположении этих зон до началаанализа.• Исключается необходимость описыватьмелкиеподробностигеометрииОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru48Перевод и редактирование Б.Г.
Рубцова, оформление Л.П. Остапенко(отверстия, галтели и др.), которые можнорассмотреть с помощью подмоделей.• Пользовательможетсоздаватьтвердотельные подмодели из оболочечныхэлементов грубой модели.программой ANSYS в таблицу, подобную той,что вводится непосредственно при первомспособе.Рис. 37Рис. 36Показаноналожениеподмоделинаотносительно грубую конечно-элементную сеткув области сопряжения спицы и втулки шкива.Перемещения, вычисленные для грубой сетки,используются в качестве граничных условий дляпоследующего анализа подмоделиСвойства материаловВ программе ANSYS легко задать любуюхарактеристику для изотропного материала,свойства которого не зависят от температуры.Однако большинство материалов можно считатьортотропными, со свойствами, зависящими оттемпературы.Зависимость свойств от температурыможет быть задана одним из двух следующихспособов.
Первый способ представляет собойтабличное задание. Входными величинамиявляютсязначениятемпературыисоответствующей характеристики материала.Значениехарактеристикидляданнойтемпературы конечного элемента определяетсяинтерполяцией табличных величин.Второй способ задания температурнойзависимости состоит в определении значениясвойства материала как полинома четвертойстепениСвойство (T) = A + B(T) + C(T)2 + D(T)3 +E(T)4,где T - температура; A, B, C, D, E - входныевеличины,являющиесякоэффициентамиполинома.Задаватьвсекоэффициентынеобязательно; для свойств, не зависящих оттемпературы, коэффициенты B, C, D, E равнынулю. При использовании этой формы вводаданных,заданнаякриваяпреобразуетсяПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
