Пособие по МКЭ (864300), страница 13
Текст из файла (страница 13)
50). Его внешний вид привычен дляпрограмм, работающих в среде Microsoft Windows. Помимо главного меню и стандартных панелей в интерфейс добавлены несколькоспецифических элементов. В рабочей области приложения расположен маркер начала координат. Инструменты построения геометрических объектов собраны на вертикальной компактной панели.Рис. 50.
Главное окно программы Компас-3D90Расчеты с использованием универсальных программных комплексовМодельное пространство представляется тремя плоскостямипроекций и началом координат (рис. 51). При этом для детали существует только одно начало координат. Однако для плоских чертежейможно задавать новые локальные системы координат. Для деталейможно создавать новые «вспомогательные плоскости.Рис. 51. Модельное пространство в программе Компас-3DВсе геометрические объекты состоят или содержат следующиегеометрические примитивы (элементарные объекты) (рис. 52).Рис.
52. Геометрические примитивы91Расчеты с использованием универсальных программных комплексовТочка – бесконечно малый элемент модельного пространстваили место пересечения кривых.Кривая – геометрическое место расположения бесконечного количества точек, упорядоченных в пространстве по определенномуправилу (например, ребро, прямая, окружность, прямоугольник).Поверхность – двумерное топологическое многообразие илиместо пересечения тел (например, грань, плоскость, криволинейнаяповерхность).Тело – трехмерное топологическое многообразие, часть пространства, ограниченная замкнутой поверхностью, заполненное внутри материалом (например, сфера, куб, вал, балка).Любой геометрический объект модели строится в два этапа. Вопервых, строится эскиз (эскизы) – вспомогательная геометрия в виденабора кривых, размещенных в заданной плоскости. Во-вторых, надсозданным эскизом (эскизами) выполняется операция построения.В программном комплексе Компас-3D реализованы следующиеоперации построения.Выдавливание – построение элемента смещением эскиза перпендикулярно его плоскости.Вырезание – выемка материала из ранее построенных элементовгеометрической модели путем смещения эскиза перпендикулярно егоплоскости.Операция вращения – создание элемента путем вращения эскиза вокруг осевой линии.Кинематическая операция – создание элемента смещением эскиза вдоль произвольной кривой, часто представляющей собой другой эскиз.Построение по сечениям – создание элемента путем соединения точек, принадлежащих двум и более эскизам, лежащим в различных плоскостях.Вычитание – построение нового элемента путем выполнениялогических операций (вычитание, пересечение) над несколькими ужесозданными элементами.Вспомогательные операции – созданный элемент нескольковидоизменяется.Топологические операции – созданный элемент отражается, повторяется несколько раз (создается массив), аналогично приемам построения сеточной модели (разд.
2.1.1).92Расчеты с использованием универсальных программных комплексовВыполнение операции «Выдавливание» показано на рис. 53. Дляпостроения элемента выбираем ранее созданный эскиз, на компактной панели выбираем команду Выдавливание. Как показано нарис. 53, на вкладке Параметры выбираем направление выдавливания(прямое, обратное, два направления, срединная плоскость), способпостроения (на расстояние, до вершины, до поверхности), расстояниевыдавливания; на вкладке Тонкая стенка выбираем тип построениятонкой стенки (нет тонкой стенки, внутрь, наружу, два направления,срединная плоскость).
После ввода значений нажимаем кнопку .Рис. 53. Выполнение операции «Выдавливание»93Расчеты с использованием универсальных программных комплексовВыполнение операции «Вращение» показано на рис. 54. Для построения элемента выбираем ранее созданный эскиз. Для данной операции эскиз должен содержать осевую линию и образующий контур.Образующий контур не должен быть замкнутым или пересекать осевую линию.После выбора эскиза на компактной панели выбираем командуВращение . Как показано на рис. 54, на вкладке Параметры выбираем направление вращения (прямое, обратное, два направления, срединная плоскость), способ построения (тороид или сфероид), уголповорота эскиза относительно оси; на вкладке Тонкая стенка выбираем тип построения тонкой стенки (нет тонкой стенки, внутрь, наружу, два направления, срединная плоскость).
После ввода значенийнажимаем кнопку .Рис. 54. Выполнение операции «Вращение»Выполнение операции «По сечениям» показано на рис. 55.Для построения элемента требуется наличие в модели двух и большеэскизов.94Расчеты с использованием универсальных программных комплексовДля построения элемента выбираем ранее созданный эскиз, накомпактной панели выбираем команду По сечениям . Как показанона рис. 55, на вкладке Параметры заполняем список сечений (выбирая созданные эскизы), выбираем тип построения (автоматическаягенерация траектории, траектория по точкам, не замыкать траекторию, замыкать траекторию); на вкладке Тонкая стенка выбираем типпостроения тонкой стенки (нет тонкой стенки, внутрь, наружу, дванаправления, срединная плоскость). После ввода значений нажимаемкнопку .Рис.
55. Выполнение операции «По сечениям»Последовательно применяя операции построения к эскизам иранее созданным геометрическим объектам, можно получить геометрическую модель объекта любой сложности.При работе над моделью ее элементы либо строятся вручную,либо добавляются из библиотеки стандартных элементов. Запуск менеджера библиотек осуществляется с помощью меню Сервис/Менеджер библиотек. В появившемся окне двойным щелчкомоткрываем нужную библиотеку (рис. 56).95Расчеты с использованием универсальных программных комплексовРис. 56.
Окно выбора библиотекБиблиотека открывается в отдельной вкладке (рис. 57).Рис. 57. Окно библиотекиДля вставки стандартного элемента указателем выбираем требуемый объект. Потом щелкаем указателем в любой свободной области чертежа или геометрической модели. Cледует иметь в виду, чтонекоторые библиотеки предназначены для работы с файлами толькоопределенного формата.2.1.8. Построение сеточной моделиНа основе геометрической модели, а иногда и напрямую, строится сеточная модель.
На рис. 58 приведена блок-схема алгоритма построения конечноэлементной сетки.Перед созданием сетки задается густота разбивки на сложныхучастках геометрической модели (в областях стыка элементов стрелы, местах присоединения гидроцилиндров, рядом с ребрами жесткости и цилиндрическими поверхностями).Задание густоты разбивки позволяет совместить конечноэлементные сетки на различных элементах базовой геометрии, что особенно важно при расчетах тонкостенных конструкций.96Расчеты с использованием универсальных программных комплексовРис.
58. Блок-схема алгоритма построения конечноэлементной сетки97Расчеты с использованием универсальных программных комплексовГустота разбивки показывает количество или размер будущихконечных элементов, лежащих на этом геометрическом объекте. Модуль автоматического построения конечноэлементной сетки будетучитывать заданную густоту при разбиении.В программном комплексе NX Nastran возможно задать густотуразбивки ряда геометрических объектов:• кривой (команда Mesh / Mesh Control / Size Along Curve);• поверхности (команда Mesh / Mesh Control / Size On Surface);• объемного тела (команда Mesh / Mesh Control / Size On Solid).Перед заданием густоты следует выбрать объекты с помощьюпоявившегося на экране диалогового окна (рис. 59).Рис. 59.
Выбор геометрического объекта для задания густоты разбивкиДиалоговое окно управления густотой разбивки вдоль кривой(линии, геометрической фигуры, стороны поверхности, ребра объемного тела) показано на рис. 60. Можно задать либо количество конечных элементов вдоль кривой в поле Number of Elements,либо размер лежащего вдоль кривой конечного элемента в поляхElement Size. По окончанию ввода данных следует нажать кнопку Ок.Рис. 60. Управление густотой разбивки вдоль кривой98Расчеты с использованием универсальных программных комплексовЗаданное количество конечных элементов по умолчанию будетравномерно распределено по кривой (на вкладке Node Spacing галочка будет стоять в поле Equal).
Можно неравномерно распределитьразмеры конечных элементов. Для этого следует выбрать параметрыBiased или Geometric Bias. И задать коэффициент неравномерности вполе Bias Factor.Диалоговое окно управления густотой разбивки поверхностипоказано на рис. 61.Рис. 61. Управление густотой разбивки поверхностиГустота разбивки поверхности, главным образом, определяетсяразмером конечного элемента (Element Size). Также возможно ввестидополнительные условия построения конечноэлементной сетки.
Среди них: минимальное количество элементов на гранях (Min Elementson Edge), минимально возможный угол плоского конечного элемента(Max Angle Tolerance).Выбор параметра Replace Mesh Sizes on All Curves приведет кудалению заданной густоты разбивки вдоль линий, принадлежащихданной поверхности.99Расчеты с использованием универсальных программных комплексовДиалоговое окно управления густотой разбивки объемного телапоказано на рис. 62.Рис. 62. Управление густотой разбивки поверхностиГустота разбивки объемного тела, главным образом, определяется размером конечного элемента (Element Size).Также возможно ввести дополнительные условия построенияконечноэлементной сетки для двух типов конечных элементов:• Tet – четырехузловых тетраэдров;• Hex – восьмиузловых призм.Среди дополнительных параметров: минимальное количествоэлементов на гранях (Min Elements on Edge), минимально возможныйугол объемного конечного элемента (Max Angle Tolerance).Выбор параметра Replace Mesh Sizes on All Curves приведет кудалению заданной густоты разбивки вдоль линий, принадлежащихданной поверхности.Густота разбивки вдоль смежных ребер сопрягаемых поверхностей или вдоль смежных граней сопрягаемых объемных тел должнабыть одинаковой.100Расчеты с использованием универсальных программных комплексовПостроенная сетка проверяется на наличие дефектов.
Практикарасчета грузоподъемных машин показала, что для получения точныхрезультатов необходимо выполнить ручную доработку конечноэлементной сетки.Конечные элементы, линейные размеры которых в различныхнаправлениях существенно различаются (в 3-5 и более раз), называются вырожденными. Вырожденные элементы формируются автоматическими алгоритмами построения конечноэлементной сетки на основе базовой геометрии в областях сопряжения сложных геометрических примитивов (рис. 63).Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
