Программа ANSYS - краткий курс (1050670), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Шаг решения для таких систем обычно на несколько порядков большешага, необходимого при расчете собственных частот систем. Использование такогогрубого шага может привнести заметный "численный шум" в решение и даже сделатьего неустойчивым. Для получения удовлетворительного решения следует исходить изтаких рекомендаций:- используйте шаг решения, позволяющий найти, по крайней мере, однуненулевую частоту системы;- вводите значительное численное демпфирование (0.05 < g <0.1) в решениедля фильтрации высокочастотного шума, особенно если используетсягрубый шаг решения;- избегайте вводить перемещения как элемент истории нагружения,поскольку это предполагает теоретически бесконечный скачок ускорения,что вызывает проблемы устойчивости при использовании алгоритмачисленного интегрирования Ньюмарка.Использование бисекций.18CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________Процедура бисекции становится доступной, если используется опция автоматическоговыбора шага решения.
В общем случае позволяет добиться сходимости даже прииспользовании слишком большого шага решения. Применение бисекции обычнополезно для тех видов анализа, которые чувствительны к величине шага нагружения, атакже при определении критических нагрузок для нелинейных систем.Использование методов Ньютона-Рафсона и адаптивного спуска.Выбор опций для применения метода Ньютона-Рафсона зависит от типаприсутствующих в модели нелинейностей. И хотя добиться хорошей сходимостиобычно удается, предоставив это программе, иногда можно получить лучшиерезультаты самостоятельно. Например, если нелинейное поведение материалапроисходит в относительно малой области расчетной модели, использованиемодифицированного метода Ньютона-Рафсона, или опций начальной жесткости, можетуменьшить время работы центрального процессора.
Процедура адаптивного спускаприменяется с пластическими и некоторыми другими нелинейнымиэлементами,включая контактные. В тех случаях, когда перераспределение напряжений не слишкомсущественно, то сходимость улучшится при отключении этой процедуры. Еслиединственной нелинейностью является наличие больших деформаций, то влияние этойпроцедуры незначительно.Проверяйте результаты анализаХороший стиль конечно-элементного анализа требует, чтобы осуществлялась проверкаего результатов.
Следует подтвердить, что Вы понимаете работупрограммы,правильно ее используете, при этом численные результаты верно описывают поведениерассматриваемой конструкции. Можно использовать ряд способов верификациирезультатов.Тестовые проверки.Хорошим способом удостовериться в том, что Вы верно используете те или процедурыпрограммы, является проведение одного или нескольких тестовых расчетов дляпростых систем с известными "учебными" решениями. При этом следует стремиться ктому, чтобы тестовые примеры были достаточно близки к полномасштабнойконструкции.Приемлемы ли Ваши результаты?Большинство инженеров с самого начала своей деятельности привыкли оцениватьдостоверность своих результатов, вне зависимости от способов их получения. Передпроведением любого анализа следует всегда иметь хотя бы представление орезультатах, которые ожидаются.
Если полученные результаты отличаются отожидаемых, то следует понять, почему это произошло.Изучайте промежуточные выдачи.Распечатки дают возможность поддерживать обратную связь с программой. Непропускайте сообщений об ошибках и предупреждениях, не разобравшись полностью вих содержании.19CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________Графики нагрузок и реакции системы.Постпроцессорные графические результаты должны согласовываться с ожидаемымиособенностями поведения системы.
Так, искомые величины (перемещения, силыреакции, напряжения и т.д.) должны быть относительно гладкими функциями откликарассматриваемой системы. Нарушения гладкости могут указывать на использованиечрезмерно грубого шага решения.Изучение чувствительности решения.При оценке полученных результатов следует очень придирчиво относиться к любымвходным параметрам (в эту категорию попадают большинство программныхпараметров, устанавливаемых по умолчанию).
Основательная верификация результатовможет включать исследование того, как влияют такие величины, как шаг решения,размер элементов (плотность сетки), допускаемая погрешность сходимости, реальныеконстанты элементов (такие, как KN и KT для элементов CONTAC48 и CONTAC49).Кроме того, следует рассмотреть эффект статистических характеристик свойствматериала.Проведение испытаний.Проверка результатов анализа путем проведения соответствующих испытаний являетсяодним из наиболее дорогих средств верификации, но это обычно инаиболеедостоверный способ из всех возможных.2.2. Статический анализСтатический анализ используется для определения перемещений, напряжений,деформаций и усилий, возникающих в конструкции или ее составных частях придействии нагрузок, не сопровождающихся процессами рассеяния энергии илипоявлением существенных инерционных эффектов. Предполагается постоянствонагружения и отклика системы, т.е.
можно пренебречь очень медленнымиизменениями этих параметров во времени. Нагрузки включают внешние силы идавление, инерционные и центробежные силы, заданные (ненулевые) перемещения,температуры (для учета температурных деформаций) и флюенсы (для расчетараспухания материала).Статический анализ может быть линейным или нелинейным. Разрешены все типынелинейностей: большие деформации, пластичность, ползучесть, наличие элементовзазора, гиперупругость и т.д.Построение моделиПри описании свойств материала требуется задание модуля Юнга, плотности (еслибудут заданы силы тяжести), коэффициента линейного расширения (еслипредполагается задавать тепловые нагрузки).
Свойства материала могут бытьлинейными или нелинейными, изотропными или ортотропными, зависящими оттемпературы или постоянными.При построении конечно-элементной сетки следует иметь в виду следующее:20CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________- если требуется определить напряжения или деформации, то используется болеемелкая сетка по сравнению с той, которая относится к зонам определения перемещений;- если предполагается учитывать нелинейности, то сетка должна быть такой, чтобынелинейные эффекты могли проявиться. Например, учет пластичности требуетразумного увеличения числа точек интегрирования и, следовательно, частой сетки взонах с высоким градиентом пластических деформаций.Получение решенияПри задании опций расчета следует руководствоваться следующими рекомендациями:- большие перемещения задаются только в том случае, если ожидаются значительныепрогибы (как при изгибе длинного, тонкого стержня) или большие деформации (как втехнологических задачах формоизменения); по умолчанию предполагаются малыепрогибы и деформации;- учет влияния напряженного состояния на жесткость системы делается вследующих случаях:• если можно ожидать, что при проведении расчета с опцией малых перемещенийнапряжения в конструкции значительно влиют на ее жесткость (как в случаетонкой круглой пластинки под действием нормального давления);• если нужно ускорить сходимость решения при анализе больших перемещений;по умолчанию влияние напряжений в конструкции на ее жесткость не учитывается;- опция анализа начальных напряжений включается в том случае, если нужноиспользовать эту же модель в других типах анализа при наличии предварительногонагружения, как, например, в модальном анализе с начальными напряжениями;- метод решения Ньютона-Рафсона используется только в том случае, еслиучитываются нелинейности; опция определяет, как часто следует модифицироватьматрицу касательного модуля при проведении решения; по умолчанию выбор опцииделается программой;- формирование матрицы масс используется только в том случае, если предполагаетсянагружение конструкции инерционными силами; можно использовать матрицусосредоточенных масс или же воспользоваться свойствами того или иного конечногоэлемента (по умолчанию); при статическом анализе применение матрицы масс маловлияет на точность решения (если сетка достаточно мелкая), однако это важно длядинамического расчета при наличии начальных напряжений;При задании нагрузок (в том числе и перемещений) нужно иметь в виду следующее:- значения перемещений (3 смещения и 3 угла поворота) задаются:на границах модели в точках жесткого опирания модели,для указания условий симметрии,в точках, где перемещения известны;положительное направление - по осям узловой (локальной) системы координат;- силы и моменты прикладываются обычно к внешней поверхности модели каксосредоточенные нагрузки; положительное направление - по осям узловой (локальной)системы координат;21CAD-FEM GMBH REPRESENTATIONOFFICE 1703, 77, SCHELKOVSKOE SHOSSE, MOSCOW, 107497, RUSSIATEL: (095) 468-81-75, 460-47-22 FAX: (095) 913-23-00 E-mail: cadfem@online.ru_______________________________________________________________________- давление - это поверхностная нагрузка, которая положительна, если направлена кэлементу, оказывая сжимающее действие;- температуры задаются (непосредственно или считыванием результатов тепловогоанализа) с целью определения температурных напряжений; если требуется знатьтемпературные деформации, то должен быть задан коэффициент линейногорасширения;- флюенсы задаются в том случае, если рассматривается распухание материала (подвлиянием нейтронного облучения или других воздействий) или ползучесть;используются программой, если введены соответствующие уравнения;- гравитация,вращение и т.п.
создают инерционные нагрузки на всю конструкцию в целом;необходимо задание плотности материала или массы конструкции.При задании шагов нагружения и решения используются следующие опции:- общие, используемые главным образом при нелинейном статическом анализе ипредоставляющие выбор следующих параметров:• время в конце шага нагружения; для первого шага нагружения по умолчаниюравно 1.0, для последующих шагов равно 1.0 + величина предыдущего времени;время при статическом анализе используется как указатель на шаги нагруженияили решения;• число шагов решения или величину шага решения; нелинейный анализ требуетбольшого числа шагов решения, чтобы нагрузка прикладывалась постепенно иможно было получить точное решение;• признак однократности или постепенности (по умолчанию) приложениянагрузки; однократное нагружение целесообразно использовать при решениизадач ползучести и вязкоупругости;автоматический выбор шага нелинейного решения;- нелинейные, используемые только при нелинейном анализе (пластичность, контактнаязадача, ползучесть и т.п.);Просмотр результатовРезультаты статического анализа состоят из набора следующих данных:основные неизвестные- узловые перемещения,производные результаты - напряжения в узлах и по элементу,- деформации в узлах и по элементу,- силы в элементе,- узловые силы реакции,- и т.д.Для линейного статического анализа с использованием объемных или оболочечныхэлементов можно получить величину ошибки расчета, обусловленнуюсеточнойдискретизацией.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
