Учебник Ансис (1075818)
Текст из файла
Содержание
1. Порядок работы в ANSYS ………………………………………………………………………3
-
Построение модели………………………………………………………………………………3
-
Определение типов элементов………………………………………………………………….3
-
Задание реальных констант элементов…………………………………………………………4
-
Использование процедуры определения поперечных сечений………………………………5
-
Определение свойств материалов………………………………………………………………5
-
Использование файлов библиотеки материалов………………………………………………6
-
Нелинейные свойства материала……………………………………………………………….7
2. Создание модели (предварительные замечания)………………………………………………7
2.1 Планирование работы……………………………………………………………………………8
2.2 Определение объекта…………………………………………………………………………….8
2.3 Выбор между линейными элементами и элементами высокого порядка……………………9
2.4 Линейные элементы без узлов на срединах сторон…………………………………………. .10
2.5 Квадратичные элементы с узлами в срединах сторон……………………………………….. 11
2.6 Ограничения, на соединения элементов различных типов………………………………….. 14
2.7 Использование преимуществ симметрии…………………………………………………….. 15
2.8 Некоторые рекомендации по осесимметричным системам………………………………… .15
3. Системы координат……………………………………………………………………………… 17
4. Рабочее поле………………………………………………………………………………………19
5. Сравнение методов твердотельного моделирования и непосредственной генерации……….20
6. Построение твердотельной модели «снизу вверх» ……………………………………………23
-
Точки……………………………………………………………………………………………..23
6.1.1 «Тяжелые» (Hard) точки…………………………………………………………………… 24
-
Линии…………………………………………………………………………………………….26
-
Поверхности…………………………………………………………………………………… 28
-
Объемы…………………………………………………………………………………………..30
7. Построение модели «сверху вниз»…………………………………………………………………33
7.1 Что такое примитив?……………………………………………………………………… ….33
7.2 Построение объемных объектов…………………………………………………………………35
7.3 Построение сферы и сферического сегмента………………………………………………… 36
7.4 «Лепка» модели с помощью логических (Булевских) операций…………………………… 36
7.4.1 Хранить или не хранить?……………………………………………………………………….37
7.4.2 Пересечения……………………………………………………………………………………..38
7.4.3 Парные пересечения……………………………………………………………………………..40
7.4.4 Сложение……………………………………………………………………………………… .41
7.4.5 Вычитание…………………………………………………………………………………… …42
7.4.6 Вычитание рабочего поля……………………………………………………………………….48
7.4.7 Классификация…………………………………………………………………………………. .50
7.4.8 Перекрытие……………………………………………………………………………………….50
7.4.9 Разделение……………………………………………………………………………………… 51
7.4.10 Склеивание (или соединение)…………………………………………………………………..52
7.4.11 Альтернатива булевским операциям…………………………………………………………..53
7.4.12 Модернизация после булевских операций…………………………………………………54
7.4.13 Перемещение и копирование объектов твердотельной модели…………………………..56
7.4.14 Генерация объектов способом симметричного отражения………………………………. 57
7.4.15 Перенос объектов в другую координатную систему…………………………………….. 57
7.4.16 Масштабирование элементов твердотельной модели……………………………………. 58
8. Нагрузки твердотельной модели……………………………………………………………… 59
8.1 Перенос нагрузок…………………………………………………………………………… …59
8.2 Выключение больших символов для узлов и точек……………………………………………60
8. 3 Выбор формата для графического показа нумераций…………………………………… …60
8.4 Печать нагрузок твердотельной модели…………………………………………………… …60
8.5 Расчет массовых и инерциальных характеристик………………………………………………61
9. Соображения и предупреждения по твердотельному моделированию……………………… 62
10. Прямая генерация…………………………………………………………………………………64
10.1 Что такое прямая генерация?……………………………………………………………………64
10.2 Узлы………………………………………………………………………………………………64
10.2.1. Определение узлов……………………………………………………………………………65
10.2.2. Чтение и запись текстовых файлов, содержащих данные об узлах………………………..66
10.3. Элементы……………………………………………………………………………………… 66
10.3.2. Определение элементов………………………………………………………………………68
10.3.3. Использование специальных методов для генерации элементов………………………….69
10.3.4. Чтение и запись текстовых файлов, содержащих данные об элементах………………….70
10.3.5 Замечания о перекрывающихся элементах………………………………………………….70
10.3.6. Модификация элементов……………………………………………………………………..70
10.3.7. Добавление и уничтожение срединных узлов элементов………………………………….71
11. Импорт твердотельных моделей…………………………………………………………………71
11.1. Использование опции DEFAULT………………………………………………………………72
11.2. Импортирование IGES файлов с использованием опции DEFAULT………………………..74
11.3 Исправление топологии………………………………………………………………………….76
11.4 Установка опций для рисования и печати зазоров…………………………………………….77
11.5 Уничтожение геометрических объектов……………………………………………………….78
11.6 Сшивание зазоров………………………………………………………………………………...78
11.7 Использование инструментов моделирования…………………………………………………80
11.9. Использование инструментальных средств упрощения геометрии……………………….. 95
11.10. Причины возникновения проблем импорта………………………………………………..95
11.11. Ограничения при выборе опции DEFAULT (по умолчанию)……………………………….95
11.12. Использование опции ALTERNATIVE……………………………………………………….96
11.13 Руководящие принципы для использования опции ALTERNATIVE………………………..97
1. Порядок работы в ANSYS
ANSYS имеет много типов конечных элементов, предназначенных для статического анализа, нелинейного анализа, динамического анализа и т. д. Типичный анализ включает три стадии:
-
Построение модели;
-
Приложение нагрузок и решение;
-
Просмотр результатов.
1.1 Построение модели
Построение конечно-элементной модели требует от пользователя значительно больших затрат времени, чем другие части анализа. В начале рекомендуется ввести имя задачи и заголовок задачи. Затем, используя препроцессор (PREP7) определить тип элементов, реальные константы и геометрию модели.
Введение имени задачи и заголовка задачи не обязательно, но желательно. Для того, чтобы ввести имя задачи можно набрать команду в командной строке
/FILENAME
или воспользоваться интерфейсом:
UTILITY MENU > FILE > CHANGE JOBNAME
Ввести заголовок задачи можно командой /TITLE или через интерфейс:
UTILITY MENU > FILE > CHANGE TITLE
Этот заголовок будет появляться на графиках, распечатках и т. д. В качестве заголовка обычно указывается тип решаемой задачи, например «Linear static analyze plate».
1.2 Определение типов элементов
Библиотека элементов ANSYS содержит более чем 100 различных типов. Каждый тип элемента имеет номер и префикс, что позволяет идентифицировать элемент, например BEAM4, PLANE77, SOLID96 и т. д.
Тип элементов определяет следующие параметры:
-
Число степеней свободы (включая механику, тепло, магнетизм и т. д.)
-
Линии элемента могут занимать либо двумерное, либо трехмерное пространство. Например, элемент BEAM4 имеет 6 механических степеней свободы (UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ), расположен на линии и может быть моделирован в трехмерном пространстве. PLANE77 имеет «температурные» степени свободы, является восьми узловым элементом и может моделировать только двумерное пространство.
Для определения типа элемента нужно зайти в препроцессор. Вы определяете тип элемента по имени, и ему присваивается номер для ссылок. Например, если вы определили два типа элемента BEAM4 и SHELL63, то этим типам присваиваются номера 1 и 2 соответственно. Для определения типа элемента необходимо выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > ELEMENT TYPE > ADD / EDIT / DELETE > ADD.
При определении типа элемента иногда необходимо определить некоторые его свойства (опции). Многие типы элементов имеют дополнительные опции (KEYOPTs) и называются KEYOPT(1), KEYOPT(2) и т. д. Например, KEYOPT(9) для BEAM4 позволяет вам выбирать результаты, определенные в промежутках между элементами.
При построении модели, для того, чтобы некоторые элементы обладали определенными опциями необходимо выполнить: MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ELEMENTS > ELEMENTS ATTRIBUTES
1.3 Задание реальных констант элементов
Реальные константы элементов – это свойства типов элементов. Например, реальные константы для BEAM3 – двумерного элемента является площадь (AREA), момент инерции (IZZ), высота сечения (HEIGHT), коэффициент при сдвиге (SEARZ), начальная деформация (ISTRN), и масса на единицу длины. Не все типы элементов требуют реальных констант и наоборот, различные элементы одного типа имеют различные значения реальных констант. Как и типы элементов, каждый набор реальных констант имеет свой номер. Для определения реальных констант необходимо выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > REAL CONSTANT > ADD.
При построении модели необходимо определенной линии, поверхности или объему присвоить определенные реальные константы. Для этого нужно выполнить: MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ELEMENTS > ELEMENTS ATTRIBUTES.
Для проверки значений реальных констант используются команды печати:
UTILITY MENU > LIST > ELEMENTS > ATTRIBUTES +REAL CONSTANT
UTILITY MENU > LIST > ELEMENTS > ATTRIBUTES
UTILITY MENU > LIST > ELEMENTS > NODES+ATTRIBUTES
UTILITY MENU > LIST > PROPERTIES > ALL REAL CONSTANT
Для рисования типов элементов используются команды:
UTILITY MENU > PLOTCTRL > STYLE > SIZE AND SHAPE
UTILITY MENU > PLOT > ELEMENTS
1.4 Использование процедуры определения поперечных сечений
Если для построения модели используются элементы BEAM188 или BEAM189, то можно использовать:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > SECTIONS > BEAM > COMMON SECTIONS. При этом реальные константы автоматически запишутся в базу данных. Для других типов балочных элементов данной командой можно пользоваться лишь для вычислений, а вводить реальные константы придется вручную.
1.5 Определение свойств материалов.
Большинство элементов требуют введения свойств материалов. Свойства могут быть:
-
Линейными или не линейными;
-
Изотропными, ортотропными, или анизотропными;
-
Независимыми от температуры или зависимыми от температуры.
Также как типы элементов и реальные константы, каждому набору свойств материалов элементов присваивается номер. Для определения свойств изотропного материала необходимо выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > ISOTROPIC .
При построении модели той или иной группе элементов требуется присвоить определенные свойства материалов. Для этого нужно выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > ATTRIBUTES > DEFINE >DEFAULT ATTRIBUTES .
Или
MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ELEMENTS > ELEMENTS ATTRIBUTES.
1.6 Использование файлов библиотеки материалов
Хотя вы можете определить свойства материалов для каждого типа анализа, ANSYS содержит библиотеки материалов. Каждый материал имеет свой библиотечный файл. Имя файла имеет, например структуру: STEEL.SI_MPL. В ANSYS библиотека расположена по адресу C:\Ansys55\Matlib. Для записи свойств материала в библиотеку выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > MAT. LIBRARY> LIB PATH
Для чтения файла материалов из базы данных надо выполнить
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > MAT. LIBRARY> IMPORT LIB
Если модель имеет линейные свойства материала, то вводится только значение модуля упругости по оси X –EX.
Для определения температурной зависимости свойств материала необходимо выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > PROP TYPE .
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > TEMP TABLE
Или
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > GENER TEMP
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > TEMP TABLE>PROP TAB.
Для построения графика и распечатки используются команды
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > GRAF
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > LIST.
1.7 Нелинейные свойства материала
Нелинейные свойства материала всегда используются табулированные значения такие, как данные пластичном поведении материала (напряжения - деформация)
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > DATA TABLES>DEFINE / ACTIVATE
Для ввода табличных данных используются команды
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > DATA TABLES> EDIT ACT
Для контроля введенных исходных данных используются команды
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > DATA TABLES>GRAF
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > DATA TABLES>LIST
2. Создание модели (предварительные замечания)
Целью конечно-элементного анализа является исследование поведения инженерных систем. Другими словами анализ должен быть точной математической моделью физического прототипа. В широком смысле модель содержит узлы, элементы, реальные константы, граничные условия и другие составляющие для представления физической системы. Генерация модели означает процесс определения геометрической конфигурации узлов модели и элементов. В ANSYS используются следующие подходы:
-
Построение твердотельной модели;
-
Использование прямой генерации;
-
Импорт модели, созданной в одной из CAD.
Рассмотрим типичные шаги построения модели в ANSYS:
-
Определите ваш объект, решите какую основную форму должна иметь ваша модель, выберите типы элементов, рассмотрите, как вы будете устанавливать плотность разбиения.
-
Войдите в препроцессор. Наиболее часто используется твердотельное моделирование;
-
Установите рабочую плоскость;
-
Активизируйте приемлемую систему координат;
-
Построение твердотельной модели «снизу вверх». Это построение точек, затем определение линий, площадей, и объемов;
-
Использование множества булевских операций или числового контроля для соединения отдельных регионов твердотельной модели;
-
Построение таблиц атрибутов элементов (тип элемента, реальные константы, свойства материала, координатные системы элементов);
-
Установка указателей атрибутов элементов;
-
Установка контроля разбиений. Этот шаг требуется не всегда;
-
Создание узлов и элементов разбиением твердотельной модели;
-
После этого (если необходимо) добавьте контактные элементы между контактирующими поверхностями;
-
Запишите данные модели в JOBNAME.DB;
-
Выход из препроцессора.
2.1 Планирование работы.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
