Скворцов Ю. В. Анализ. Интерактивное мультимедийное пособие в системе дистанционного обучения Moodle самара 2012
 Скачать 6.86 Mb.
|
|
10 ВЫПОЛНЕНИЕ АНАЛИЗА И ПРОСМОТР РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА 10.1 Запуск задачи на счет Для запуска сформированной задачи на счет используется действие Analyze приложения «Analysis» (рисунок 10.1). В случае выполнения про- стейшего линейного статического анализа с одним расчетным случаем здесь можно просто нажать кнопку Apply, ничего не меняя. Однако для выбора другого типа решения или для реализации нескольких расчетных случаев следует изменить установленные по умолчанию параметры анализа. Рисунок 10.1 – Задание параметров анализа Отметим, что для анализа с помощью раскрывающегося меню «Object» можно выбрать всю модель (Entire Model) или ее часть, которая находится в отдельной группе (Selected Group). По умолчанию выполняется полный ана- лиз (Full Run). Однако при помощи меню «Method» можно произвести про- верочный запуск (Check Run), создать только файл, содержащий все исход- Имя задачи, которое будет присваиваться всем файлам, связанным с проведением анализа Комментарий к задаче Задание параметров, используемых при передаче данных Выбор типа решения Прямой ввод текста в файл исходных данных Создание расчетных случаев Выбор расчетных случаев для проведения анализа Определяет, какую часть модели включить в анализ Определяет, какие этапы анализа следует выполнить Список доступных для решателя задач 10-2 ные данные для проведения анализа (Analysis Desk) или лишь данные по мо- дели (Model Only). При выборе типа решения (кнопка Solution Type) доступны следующие варианты: • Linear Static – линейный статический анализ; • Nonlinear Static – нелинейный статический анализ; • Normal Modes – расчет частот и форм собственных колебаний; • Buckling – анализ начальной устойчивости; • Complex Eigenvalue – вычисление комплексных собственных значе- ний (например, при учете сил трения); • Frequency Response – частотный анализ динамической реакции кон- струкции на периодическое или близкое к нему и достаточно длительное воздействие внешних факторов; • Transient Response – анализ динамических переходных процессов (как правило, кратковременных); • Nonlinear Transient – анализ нелинейных динамических переходных процессов. Следует отметить, что расчетные случаи (Subcases) создаются автома- тически для каждого случая нагружения (Load Case). Для создания новых расчетных случаев или для редактирования существующих необходимо вос- пользоваться кнопкой Subcases. При этом появляется дополнительная диало- говая панель, где для выбранного расчетного случая можно задать параметры (кнопка Subcase Parameters). Например, в нелинейном анализе можно указать число шагов по нагрузке, при расчете собственных колебаний можно указать, сколько частот необходимо вычислить и т.д. Можно также выбрать метод решения. Кроме того, с помощью панели «Output Requests» (запросы по вы- воду) можно выбрать выходные величины, которые будут помещаться в файл результатов расчета. И наконец, кнопка Subcase Select используется для выбора расчетных случаев для включения их в задание на расчет. После нажатия кнопки Apply в основной панели приложения «Analysis» на базе построенной модели формируется файл исходных данных и запуска- ется решатель (в нашем случае MSC.Nastran). По окончании счета выдается звуковой сигнал. 10-3 10.2 Передача результатов расчета в среду MSC.Patran Следует напомнить, что после выполнения анализа программа MSC.Nastran записывает результаты расчета в двоичный файл model_name.xdb или model_name.op2 (где model_name – назначенное пользо- вателем имя задачи). Для получения доступа к результатам необходимо вы- брать действие Access Results приложения «Analysis» (рисунок 10.2). Рисунок 10.2 – Получение доступа к результатам По умолчанию MSC.Patran ищет файл с расширением xdb. Однако если результаты расчета записаны в файл с расширением op2, то для чтения этого файла в качестве объекта в раскрывающемся меню «Object» здесь следует выбрать пункт Read Output2. С помощью меню «Method» можно передавать только результаты (Result Entities), только данные по конечно-элементной модели (Model Data) или и то и другое (Both). И наконец, для выбора файла результатов расчета следует воспользоваться кнопкой Select Results File. В случае обнаружения решателем MSC.Nastran ошибок в конечно- элементной модели файл результатов расчета обычно не содержит выходных данных либо вообще не создается. При этом сообщения об ошибках поме- щаются в текстовый файл model_name.f06. Имя задачи Комментарий к задаче Выбор файла результатов расчета Задание параметров, используемых при передаче данных Подключить файл с расширением xdb Передача только результатов расчета Список доступных задач 10-4 10.3 Средства просмотра результатов расчета Для представления в среде MSC.Patran результатов расчета в форме, удобной для практического использования, применяется приложение «Re- sults». Оно позволяет отображать на экране дисплея различными способами не только скалярные выходные величины, но также векторные и тензорные. В одной и той же базе данных могут храниться результаты различных вариантов расчетов. Для этих целей применяются разные случаи результатов (Result Cases). При этом результаты линейного статического анализа по каж- дому случаю нагружения целиком помещаются в один случай результатов. При нелинейном анализе для каждого шага по нагрузке организуется свой отдельный случай результатов. Аналогично в динамическом анализе для ка- ждого временного шага создается также отдельный случай результатов. Перечислим основные способы изображения результатов (Object): • Quick Plot – быстрый и самый простой способ изображения дефор- мированного состояния модели, многоцветного представления полей резуль- татов и анимации (устанавливается по умолчанию); • Deformation – изображение деформированного состояния модели; • Fringe – многоцветное представление полей результатов; • Marker (Scalar, Vector или Tensor) – изображение скалярных, вектор- ных или тензорных выходных величин с использованием цветных символов; • Cursor – вывод значений результатов в местах, указанных курсором мыши; • Contour – изображение полей результатов в виде изолиний; • Isosurface – изображение трехмерных полей результатов в виде изо- поверхностей; • Graph – построение xy-графиков выходных величин в зависимости от глобальных переменных, других величин результатов, расстояния, вдоль оп- ределенных пользователем геометрических объектов или произвольного пу- ти; • Animation – анимация деформированного состояния и многоцветного представления полей результатов; • Report – составление отформатированного текстового отчета. Рассмотрим сначала простейший способ изображения результатов, об- ладающий в принципе всеми основными возможностями постпроцессора (рисунок 10.3). 10-5 Рисунок 10.3 – Простейший способ изображения результатов Здесь необходимо выполнить следующие действия: 1) выбрать случай результатов (Select Result Cases); 2) выбрать величину для многоцветного изображения ее изменения по модели (Select Fringe Result), например, Stress Tensor – тензор напряжений. Если эта величина не является скалярной, то для нее следует указать компо- ненту (Quantity). Так, для тензора напряжений здесь доступны следующие компоненты: • Von Mises – напряжение по Мизесу (т.е. эквивалентное напряжение по теории прочности энергии формоизменения) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 2 Mises 1 6 2 xx yy yy zz zz xx xy yz zx σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ = − + − + − + + + ; • X Component, Y Component,..., ZX Component – компоненты напря - жений , , xx yy σ σ ..., zx σ ; • Max Principal, Mid Principal, Min Principal – главные напряжения 1 2 3 σ σ σ ≥ ≥ ; • Hydrostatic – гидростатическое напряжение 0 ( ) / 3 xx yy zz σ σ σ σ = + + ; Список выходных величин, предназначенных для многоцветного представления их полей Выбор положения в сечении оболочки или балки Список выходных величин, предназначенных для изображения деформированного состояния Кнопки-пиктограммы, изменяющие вид диалоговой панели Список случаев результатов Раскрывающееся меню компонент Флаг анимации 10-6 • 1st Invariant, 2nd Invariant, 3rd Invariant – инварианты тензора на - пряжений 1 2 3 , , I I I ; • Tresca – напряжение Треска ( т е эквивалентное напряжение по тео - рии прочности наибольших касательных напряжений ) Tresca 1 3 σ σ σ = − ; • Max Shear – максимальное касательное напряжение ; • Octahedral – октаэдрическое напряжение На октаэдрической пло - щадке , равнонаклоненной к трем главным осям , нормальное напря - жение равно 0 σ , а касательное ( называемое октаэдрическим ) – 0 Mises 2 3 τ σ = ; 3) и / или выбрать результаты для изображения деформированного со - стояния (Select Deformation Result). Обычно здесь выбирают перемещения (Displacements); 4) если требуется , установить флаг анимации ; 5) нажать кнопку Apply. Следует отметить , что кнопка - пиктограмма в виде киноленты (Ani- mation Options) обеспечивает быстрый доступ к диалоговой панели управле - ния анимацией Здесь можно выбрать метод анимации (Modal – создает кад - ры путем умножения результатов на коэффициент , изменяющийся в диапа - зоне от -1 до 1; Ramped – использует коэффициент от 0 до 1), графику (2D – двухмерная ; 3D – трехмерная , позволяющая вращать модель в процессе ани - мации ; Preview – предварительный просмотр ; VRML, MPEG – создание ви - деофайла соответствующего формата ), задать число кадров (Number of Frames). Очевидно , чем больше кадров , тем плавнее анимация ( по умолча - нию их восемь ). Способы изображения результатов Deformation и Fringe по сравнению с рассмотренным выше обладают б ó льшими возможностями управления изо - бражением Для этих целей используются кнопки - пиктограммы , изменяющие вид диалоговых панелей : (Select Results) – устанавливает вид для выбора результатов ( задается по умолчанию ); (Target Entities) – устанавливает вид для выбора целевых объектов , на ко - торых будут отображаться результаты Данный выбор базируется на : Cur- rent Viewport – текущем графическом окне ( по умолчанию ); Nodes – уз - 10-7 лах ; Elements – элементах ; Groups – группах ; Materials – материалах ; Properties – свойствах элементов ; Types – типах элементов ; (Display Attributes) – устанавливает вид для задания атрибутов изображе - ния ( т е стиля , цвета и толщины линий , дискретного или плавного изо - бражения полей , теней , заголовка и т д .); (Plot Options) – устанавливает вид для задания опций вычерчивания , ко - торые управляют преобразованием координат , выбором слоя , коэффици - ентом масштабирования , установкой фильтра , методом и областью ос - реднения , методом экстраполяции , сохранением текущего изображения для последующего использования Следует отметить , что в программе MSC.Patran результаты можно вы - водить в разных системах координат При этом для опции преобразования координат (Coordinate Transformation) доступны следующие значения : • As Is – как есть ( результаты представляются в системе координат решателя без преобразования ); • CID – указываемая локальная система координат ; • Projected CID – проекция оси указываемой системы координат на элемент ; • Global – глобальная декартова система координат ; • Default – по умолчанию ( результаты хранятся в системе координат решателя ); • Material – система координат материала ( только для поверхностных элементов ); • Element IJK – система координат элемента Экстраполяция (Extrapolation) здесь используется для вычисления ре - зультатов в узлах конечного элемента по результатам , найденным в некото - рых точках внутри элемента ( обычно в точках интегрирования ). Рассмотрим существующие в данной программе методы экстраполяции : • Shape Fn. – для экстраполяции результатов на узлы элемента исполь - зуется функция формы , как показано на рисунке 10.4 ( рекомендуемый ме - тод ); • Average – результаты сначала осредняются внутри элемента , а затем назначаются каждому из его узлов ; 10-8 • Centroid – в узлах элемента принимается значение , вычисленное в его центре тяжести ; • Min – используется наименьшее из значений результата в точках ин - тегрирования ; • Max – используется наибольшее из значений результата в точках ин - тегрирования Рисунок__10.5_–_Общий_узел'>Рисунок__10.4_–_Использование_функции_формы'>Рисунок 10.4 – Использование функции формы Большой интерес здесь также представляет вопрос , связанный с осреднением результатов в общих узлах соседних элементов ( рисунок 10.5). Определение осреднения (Averaging Definition) предполагает задание области (Domain) и метода (Method). Область осреднения задается следую - щими параметрами : • All Entities – при вычислении среднего значения результата в узле учитываются все конечные элементы , сходящиеся в этом узле ; • None – результаты не осредняются в узле ; • Material, Property, Element Type, Target Entities – результаты осред - няются в узле , если сходящиеся в нем элементы имеют одинаковый матери - ал , свойства , тип или являются частью целевых объектов , заданных пользо - вателем Перечислим доступные методы осреднения : • Derive/Average – в том случае , когда требуется отобразить поле инва - рианта результата ( например , напряжения по Мизесу ), сначала выполняется вычисление его значений в точках интегрирования , а затем их экстраполяция и осреднение в узлах ; Рисунок 10.5 – Общий узел 1 2 3 4 Элемент Экстраполирующая поверхность + – точка интегрирования – узел – значение результата 10-9 • Average/Derive – сначала компоненты выходной величины экстрапо - лируются на узлы , затем выполняется их осреднение , после чего по средним узловым значениям компонент вычисляется требуемый инвариант ; • Difference – вычисляется величина абсолютной разности между наи - большим и наименьшим значениями результата в узле ( используется для оценки качества сетки ); • Sum – вычисляется сумма всех значений в узле Рассмотрим далее вопрос , связанный с ани - мацией динамического переходного процесса Анимация здесь выполняется по отношению к лю - бой глобальной переменной , такой как время , слу - чай нагружения , частота и т п При этом порядок действий следующий : 1) в диалоговой панели приложения «Results» в качестве способа изображения резуль - татов выбрать Deformation ( рисунок 10.6); 2) в разделе «Select Result Cases» выбрать сразу несколько случаев результатов , соответст - вующих разным моментам времени Для раскры - тия списка случаев результатов здесь следует от - жать кнопку (View Subcases); 3) в разделе «Select deformation Results» вы - брать Displacements, Translational ( поступательные перемещения ); 4) установить флаг анимации ; 5) нажав последнюю кнопку - пиктограмму с кинолентой , установить вид для задания опций анимации ; 6) в раскрывающемся меню «Animation Method» ( метод анимации ) вы - брать Global Variable ( глобальная переменная ); 7) в списке глобальных переменных «Select Global Variable» указать time ( время ); 8) в поле «Number of Frames» задать требуемое число кадров ; 9) нажать кнопку Apply. Скорость анимации здесь регулируется бегун - ком «Animation Speed»; Рисунок 10.6 – Анимация переходного процесса 10-10 10) для завершения процесса анимации нажать одну из кнопок раздела «Stop Animation and ...». Следует отметить , что программа MSC.Patran позволяет с помощью со - четания Create/Results создавать новые случаи результатов путем комбини - рования или модификации существующих Кроме того , по результатам рас - четов можно строить различные диаграммы свободного тела ( сочетание Cre- ate/Freebody). Здесь можно увидеть , например , внешние силы , реакции и внутренние силы , уравновешивающие часть конструкции и т п В заключение отметим , что кроме стандартного постпроцессора , запус - каемого приложением «Results», программа MSC.Patran содержит более мощный постпроцессор «Insight», использующий новейшие 3D- технологии для быстрой визуализации многомерных результатов В отличие от приложе - ния «Results», отображающего отдельные результаты , он предназначен для их совместной оценки Еще здесь можно отметить приложение «XY Plot», применяемое для построения произвольных двухмерных графиков При этом исходные данные можно либо читать из файла , либо вводить вручную с помощью клавиатуры |