Рыбников_MSC_Patran_user_guide_р1 (780646), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Создание деформированного изображения модели.Cursor. Назначать выводимые результаты мышью на изображениимодели на экране и показывать на экране их в виде таблицы.– 102 –8. РАЗЛИЧНЫЕ ФОРМАТЫ ФАЙЛОВ ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯГРАФИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮСИСТЕМЫ MSC.PATRAN-NASTRANПри выборе формата важно быть уверенным, что применяемая вамипрограмма просмотра графического файла способна воспринять используемый формат. Такие выходные данные как размер окна, цветовая палитра, размер файла или количество кадров для мультипликации процессамогут влиять на способность программы воспроизводить сгенерированныеобразы.Графические форматы (рис.
49) позволяют выводить из программысодержимое экрана, включая статический образ предмета, мультипликацию или интерактивно созданную мультипликацию.Комплексная последовательность при анимации достигается путёмиспользования режимов остановки, старта, паузы при MPEG-форме вовремя выполнения результатов анимации, вращения, или перемещениямодели.Доступные опции для выполнения этих действий приведены на соответствующих каждому формату панелях интерфейса MSC.Patran.Особенности использования формата JPEG:− этот формат использует сжатие файла для наименьшего объёма;его также называют как «сбрасыватель экстра данных» – информации запределами того, что человеческий глаз может увидеть;− использование JPEG означает, что однажды сжатый образ, а затемразвёрнутый не будет идентичен первоначальному образу;− особенность JPEG-компрессии состоит в том, что вы можете выбрать качество сжимаемого образа.
Низкое качество, малое изображениеобраза будет заметно отличаться от оригинала.Стандартные графические фInternetBMPWindowsBMP формфайлов на IBM PC может передаватьсяJPEGЗанимает наименьшфайлаMPEGИспользует форматуправления анимаци– 103 –На панели JPEG имеется кнопка (движок) Quality, которая управляетвеличиной коэффициента от 0 до 1.0 – соответствует низкому качеству изображения, но наименьшему пообъёму файлу;1 – высокому качеству изображения и большому по объёму файлу.Формат MPEG, в отличие от предшествующих, используется для кодирования аудио-видео информации в цифровой формат. Это стандартныйформат для кодирования движущихся изображений, сопровождаемых аудио информацией. На панели управления имеется установка максимального числа анимационных кадров.
Стандартные MPEG-проигрыватели имеютограничение на объём проигрываемых файлов. Для этого на панели имеется кнопка-флажок для установки разрешения изображения 600×400 точек.Особенности PNG формата заключается в сжатии данных без потерь:сохранение, восстановление и перезапись образа не влияют на его качество. PNG поддерживает цветную (до 48-bit) или серую (16-bit) шкалу цвета.Особенности формата TIFF заключается в сжатии данных без потерикачества и использовании его для обмена между прикладными программами.Особенности VRML формата заключаются в сохранении 3D объектови возможности использовать интерактивную анимацию при участии пользователя, которая включает физическое движение в реальном времени.Виртуальный ландшафт созданный вами можно передать, используя WorldWide Web, показывать на экранах компьютеров других пользователей иизучать его интерактивно удалёнными пользователями.
Представленнаяспецификация, VRML 2.0 поддерживается JAVA, звуком, анимацией иJavascript’ом.– 104 –9. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ9.1. Статический расчёт круглой пластиныНа этом примере подробно рассмотрим последовательность операций,которые нужно выполнить в среде MSC.Patran, чтобы подготовить модельдля расчёта с помощью MSC.Nastran и затем вернуть результаты расчёта всреду MSC.Patran, чтобы их проанализировать.Описание задачиКруглая пластина имеет центральное концентрическое отверстие (рис.50). Пластина поддерживается по внешнему контуру и нагружена по окружности радиуса r распределённой силой.
В результате решения задачинеобходимо определить максимальные напряжения и прогиб.Геометрические размеры:a = 500 мм = 0,5 мb = 130 мм = 0,13 мr = 250 мм = 0,25 мt = 3 мм = 0,003 мМодуль упругости E = 0,689 ⋅ 105 МПа = 0,689 ⋅ 1011 Па.Коэффициент Пуассона ν = 0,3.Распределённая нагрузка q = 0,2 Н/мм = 200 Н/м.Поскольку данная задача является первой учебной задачей, то здесьприведено аналитическое решение, которое существует для такой простоймодели.Максимальные напряжения возникают на внешнем ребре и выражаются формулой:3rq 2a(m + 1) a σ = − 2 2 2 log + (m − 1) ,mt a − bb2rt1q3baРис.
50. Сечение заданной круглой пластины– 105 –2где m =1.νМаксимальный прогиб:23rq (m 2 − 1) (a 2 − b 2 )(3m + 1)4a 2b 2 (m + 1) a logy max =+.(m + 1)(m − 1)(a 2 − b 2 ) b 2 Em 2t 2 Подставив в формулы исходные данные и выразив их значения в системе СИ, получим:σ = −66,04 ⋅ 106 Па = −66,04 МПа.y max = 0,023 м =23 ммПосле получения машинного решения необходимо сравнить результаты.Концепция построения моделиФизически пластина является твёрдым телом и может моделироватьсяиспользуя твёрдотельные конечные элементы, которые аппроксимируютрешение трёхмерной теории упругости.Концептуально, можно создать модель, имеющую от сотни до тысячиэлементов, чтобы приблизиться, таким образом, к точному решению.Если выполнить это решение и критически оценить результаты, томожно найти, что перемещения изменяются линейно при изменении толщины и что компоненты напряжений по толщине очень плохо сопоставляются с компонентами напряжений в плоскости пластины.С.Тимошенко и другие учёные уже сделали эти исследования и можно применить некоторые допущения, чтобы свести трёхмерную задачутеории упругости к двумерной и рассматривать эту пластину как мембрану(см.
раздел 4), модель, используемую для вычисления напряжённого состояния в плоскости пластины. Двумерная аппроксимация напряжённогосостояния материала, приводит к теории пластин, которая используетсядля оценки изгиба пластин.В данном примере будет использована аппроксимация пластины в виде мембраны, это позволит сократить затрачиваемые ресурсы вычислительной машины и быстро получить решение.
Если эти два обстоятельстванесущественны, то можно осуществить построение трёхмерной модели.Предлагается пользователю выполнить это самостоятельно и сравнить результаты.В заключение следует отметить, что в условиях ограниченных ресурсов необходимо проводить инженерный анализ конструкции, перед тем каксоздавать её модель, что позволит сократить размерность модели, уменьшить время решения и в некоторых случаях получить большую точность.– 106 –При инженерном анализе конструкции принимается решение о способах моделирования элементов составляющих конструкцию, т.е. можно лиэти элементы рассматривать как балки, пластины, мембраны или же необходимо трёхмерное моделирование в виде твёрдотельных элементов?Разработка проекта заданияРекомендуется перед решением задачи составить проект задания, который состоит из двух колонок.
В левой части указываются задания, которые являются основными для проекта, а в правой части указывается средства для подготовки решения задачи.1 Analysis Objective(цель анализа)Defection/Von Mises Stress(прогибы/эквивалентные напряжения)2 Model Database(база данных модели)Annular Plate(круглая пластина)3 Analysis Code/Type(вычислительная программа/тип проблемы)MSC.Nastran-Structural(структурный анализ)4 Solution Type(тип задачи)Linear Static(статический расчёт)5 GeometryCreate In MSC.Patran(создать в MSC.Patran)6 Mesh Creation(генератор сетки)IsoMesh-Quad4 Elements(IsoMesh-элементы Quad4)7 Loads And Boundary Condi- Pinned Support – Line Load(точечная опора – нагрузка по линии)tions (LBC)(нагрузки и граничные условия)8 Material Properties(свойства материала)Isotropic/Aluminum/Linear Elastic9 Element Specification(характеристика элемента)2D/Shell/Aluminium10 Analysis(название анализа)Linear Static(линейный статический расчёт)11 Results(представление результатов ипеременных)Results file/Deformation Plot/StressFringe Plot– 107 –Model Definition(Описание модели)Geometry(геометрия)Finite Elements(конечные элементы)Material Properties(свойства материала)Element Properties(свойства элемента)Solution SequenceResult Post ProcessingGenerate Input File(создание входногофайла длявычислительныхпрограмм)Create a Fringe Plot(созданиеизображениярезультатов)Run Analysis(запуск решения)Create a DeformationPlot(созданиедеформированногоизображения)Retrieve AnalysisResults(возврат результатовв MSC.Patran)Loads and Boundary Conditions(нагрузки и граничные условия)Рис.
51. Схема подготовки модели, решения задачи, представлениярезультатов решенияДля того, чтобы решить поставленную задачу необходимо выполнитьэти одиннадцать пунктов.Общую схему подготовки и решения задачи изобразим в виде используемых модулей (рис. 51), которые имеют такие же названия, как и панелиинструментов основной панели MSC.Patran.Первый пункт, касающийся задачи был уже выполнен.Второй пункт касается создания модели объекта, но поскольку модельбудет создаваться в системе MSC.Patran, то для хранения элементов модели необходимо создать базу данных и присвоить ей имя.Создание новой базы данныхВ главном меню выбрать FileÎNew.Появляется панель New Database.Ввести в текстовое поле File Name имя базы данных: annular_plate ищёлкнуть Ok.Появится New Model Prference – панель для указания общих параметров модели.
В этой панели можно задать точность создания модели(Tolerance) или оставить значения по умолчанию (Default).Необходимо убедиться, что к системе MSC.Patran подключена вычисляющая программа MSC.Nastran, которая указана в разделе AnalysisCode. Если имеется лицензия можно подключить другие программы.Выбрать в разделе Analysis TypeÎStructural и нажать Ok.База данных будет создана, но она будет пустая.– 108 –Разработка геометрического образа моделиПри рассмотрении концепции модели было принято решение создавать модель с размерностью 2D, для этого будем использовать соответствующие геометрические примитивы это кривая (Curve) и поверхность(Surface).
Поверхность создадим путём поворота кривой на заданныйугол (360°). Образующие линии будут задаваться по значениям координатточек начала и конца кривой. Для того, чтобы это осуществить необходимосделать следующее:1. В главном меню выбрать кнопку Geometry.2. В появившейся панели выбрать ActionÎCreate, ObjectÎCurveи MethodÎXYZ.3. Ввести в окно ввода Vector Coordinate List координаты точки 3<0.120, 0, 0> и в окно Origin Coordinate List – начальную точку системыкоординат, координаты точки 1 <0.130, 0, 0>* и нажать Apply.Создаётся линия длиной 0,12 м в направлении оси x .4. Изменим Vector Coordinate List на <0.250, 0, 0>, чтобы построить координаты точки 2 в системе координат, которая имеет точку началакоординат Origin Coordinate List в точке 3 <0.25, 0, 0> и щёлкнуть Apply. Будет создана кривая №2 с радиусом внешней окружности пластины.Создание поверхности круглой пластины1.
НапанелиGeometryизменитьObjectÎSurfaceиMethodÎRevolve (поворот).2. Установить в окне Axis (ось координат, вокруг которой выполняется Revolve) название оси zÎ0.3, что означает номер системы координат 0 (основная) и номер оси 3, т.е. ось z .3. В окно Sweep Parameters (пределы параметров) ввести TotalAngle (общий угол поворота)Î90° и Offset Angle (угол смещения «уголпробела»)Î0.0. Выделить изображения линий на экране, указав линию 1(curve 1). Нажать кнопку Apply.4. Чтобы создать поверхность 2 необходимо в окне панели CurveList указать линию 2 (curve 2) и нажать Apply.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
