Главная страница
Навигация по странице:

  • Рисунок 16.2 – К определению коэффициента масштабирования

  • Рисунок 16.3 – Геометрическая модель четверти панели

  • Рисунок 16.4 – Указание зависимых узлов с помощью полигона

  • Рисунок 16.5 – Определение зависимых и независимых членов

  • Скворцов Ю. В. Анализ. Интерактивное мультимедийное пособие в системе дистанционного обучения Moodle самара 2012


    Скачать 6.86 Mb.
    НазваниеИнтерактивное мультимедийное пособие в системе дистанционного обучения Moodle самара 2012
    Дата24.05.2022
    Размер6.86 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаСкворцов Ю. В. Анализ.pdf
    ТипАнализ
    #547218
    страница21 из 34
    1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   ...   34
    16.1 – Геометрия оболочки
    Конструкция имеет двойную симметрию
    (
    относительно плоскостей
    xz и
    yz), что позволяет ограничиться рассмотрением лишь четверти панели
    При этом вместо силы
    P нужно будет прикладывать силу
    P/4.
    R
    r
    1
    P
    z
    y
    x
    Ось оболочки
    2r
    0

    16-2
    Для решения задачи предлагается выполнить следующие действия
    1.
    Запустить пакет
    MSC.Patran и
    открыть новую базу данных
    : File>New.
    В
    поле
    «File name» указываем имя файла базы данных
    Lab4.db, OK.
    2.
    Задать начальные установки
    В
    разделе
    «Tolerance» диалоговой панели
    «New Model Preference» выби
    - раем опцию
    «Based on Model» (
    на основе модели
    ) и
    в поле
    «Model Dimen- sion» (
    габаритный размер модели
    ) вводим значение
    550.1 (
    в мм
    ), OK.
    3.
    Построить две дуги окружности на плоскости
    XY.
    Выбираем приложение
    «Geometry» и
    для построения на заданной плоско
    - сти дуги окружности
    , начало и
    конец которой определяются углами
    , в
    вы
    - падающих меню диалоговой панели устанавливаем сочетание
    Create/
    Curve/2D ArcAngles.
    В
    соответствующие поля вводим
    :
    «Radius»: 550.1 (
    радиус
    , мм
    )
    «Start Angle»: 0 (
    начальный угол
    , град
    )
    «End Angle»: 90 (
    конечный угол
    , град
    )
    «Construction Plane List»: Coord 0.3 (
    плоскость построения перпендику
    - лярна оси
    Z глобальной декартовой системы координат
    )
    «Center Point List»: [0 0 0] (
    координаты центра
    )
    Apply.
    Для построения второй дуги меняем только радиус
    «Radius»: 66.1, Apply.
    С
    помощью кнопки панели инструментов включаем отображение ссы
    - лочных номеров геометрических объектов
    4.
    Выполнить масштабирование первой дуги по оси
    Y.
    Данная операция требуется для получения круглой на развертке панели
    При этом коэффициент масштабирования вычисляется в
    соответствии с
    рисунком
    16.2 по следующей формуле
    :
    1 1
    sin
    0,95032
    y
    R
    r
    k
    r
    R
    =
    =
    Для выполнения операции масштабирования линии устанавливаем соче
    - тание
    Transform/Curve/Scale.
    Вводим
    :
    «Scale Factor»: 1.0 0.95032 1.0 (
    коэффициенты масштабирования
    )
    «Repeat Count»: 1 (
    количество повторов
    ).
    Далее устанавливаем флаг
    «Delete Original Curves» (
    удалить исходные кривые
    ).

    16-3
    Рисунок
    16.2 – К определению коэффициента масштабирования
    Активизируем поле
    «Curve List» и
    в графическом окне указываем кри
    - вую
    1 (
    большую дугу
    ).
    Если отключена опция
    «Auto Execute», нажимаем
    Apply.
    На вопрос
    «
    Вы хотите удалить исходные кривые
    ?» отвечаем нажатием кнопки
    Yes (
    да
    ).
    С
    помощью кнопки
    (Iso 1 View) панели инструментов устанавливаем изометрическую проекцию
    Перемещать и
    вращать модель можно также мышью
    , нажав среднюю кнопку
    (
    колесико
    ).
    Напомним
    , что для изменения режима здесь следует воспользоваться кнопками
    , , , .
    5.
    Построить новую дугу окружности на плоскости
    YZ.
    Опять устанавливаем сочетание
    Create/Curve/2D ArcAngles.
    Вводим
    :
    «Radius»: 1000 (
    радиус
    )
    «Start Angle»: 45 (
    начальный угол
    )
    «End Angle»: 90 (
    конечный угол
    )
    «Construction Plane List»: Coord 0.1 (
    плоскость построения перпендику
    - лярна оси
    X глобальной декартовой системы координат
    )
    «Center Point List»: [0 0 0] (
    координаты центра
    )
    Apply.
    6.
    Построить цилиндрическую поверхность путем вытягивания дуги в
    за
    - данном направлении
    Устанавливаем сочетание
    Create/Surface/Extrude.
    В
    поле
    «Translation Vector» вводим компоненты вектора смещения
    :
    <600 0 0>.
    Активизируем поле
    «Curve List» и
    в графическом окне указываем кри
    - вую
    4 (
    построенную на предыдущем шаге дугу
    ).
    y
    z
    R
    r
    1
    θ
    a
    θ
    = r
    1
    /R
    a = R sin
    θ
    k
    y
    = a/r
    1

    16-4
    Если отключена опция
    «Auto Execute», нажимаем
    Apply.
    Для визуализации внутренней геометрии поверхности можно воспользо
    - ваться кнопкой или панели инструментов
    7.
    Спроецировать построенные ранее кривые на поверхность
    В
    верхней части диалоговой панели устанавливаем сочетание
    Create/
    Curve/Project.
    Вводим
    :
    «Project onto»: Surface (
    проецировать на поверхность
    )
    «Option»: Define Vector (
    определить вектор
    )
    «Projection Vector»: <0 0 1> (
    вектор проецирования направляется по оси
    Z глобальной системы координат
    ).
    Далее устанавливаем флаг
    «Delete Original Curves» (
    удалить исходные кривые
    ) и
    отключаем опцию автоматического выполнения
    «Auto Execute».
    Активизируем поле
    «Curve List» и
    в графическом окне указываем мышью кривые
    2 и
    3, удерживая нажатой клавишу
    Shift.
    Затем активизируем область вода
    «Surface List» и
    указываем поверх
    - ность
    1, Apply.
    Кнопкой
    Yes подтверждаем удаление исходных кривых
    8.
    Обрезать поверхность вдоль спроецированных линий
    Для редактирования кромок поверхности используем сочетание
    Edit/
    Surface/Edge.
    С
    помощью кнопки
    - пиктограммы меняем вид диалоговой панели
    Сначала используем установленную по умолчанию опцию
    «Retain Long
    Portion of Edge» (
    оставить б
    ó
    льшую часть периметра
    ).
    Для поля
    «Surface» указываем поверхность
    1, а
    для поля
    «Curve List» – кривую
    5 (
    расположенную ближе к
    центру цилиндрической панели
    ).
    Если отключена опция
    «Auto Execute», нажимаем
    Apply.
    Затем устанавливаем опцию
    «Retain Short Portion of Edge» (
    оставить меньшую часть периметра
    ), используя рядом расположенную кнопку
    Для поля
    «Curve List» указываем кривую
    6, Apply.
    9.
    Удалить лишние кривые
    Выбираем сочетание
    Delete/Curve.
    Активизируем область ввода
    «Curve List» и
    в графическом окне мышью вытягиваем прямоугольник выбора так
    , чтобы он охватил всю модель
    При этом должна появиться запись
    Curve 4:6.
    При необходимости нажимаем
    Apply.

    16-5
    Таким образом
    , геометрическая модель рассматриваемой четверти цилин
    - дрической панели
    , описывается одной поверхностью
    (
    рисунок
    16.3).
    Рисунок
    16.3 – Геометрическая модель четверти панели
    10.
    Проверить ориентацию нормали к
    поверхности
    Устанавливаем сочетание
    Show/Surface/Normal.
    Для поля
    «Surface List» указываем поверхность
    1, Apply.
    Нормаль к
    построенной нами поверхности должна быть направлена нару
    - жу
    В
    противном случае необходимо изменить ее направление с
    помощью сочетание
    Edit/Surface/Reverse.
    11.
    Задать опорные точки сетки
    Выбираем приложение
    «Elements».
    Сначала для задания равномерного расположения опорных точек сетки устанавливаем сочетанием
    Create/Mesh Seed/Uniform.
    Используя опцию
    «Number of Elements», вводим число элементов
    : Number
    = 30.
    Активизируем поле
    «Curve List» и
    указываем кромку
    , примыкающую к
    жесткому центру
    При необходимости нажимаем
    Apply.
    Затем для сгущения сетки к
    жесткому центру устанавливаем сочетание
    Create/Mesh Seed/One Way Bias.
    Используя опцию
    «Num Elems and L2/L1», вводим число элементов и
    от
    - ношение длин
    : Number = 30; L2/L1 = 0.1.
    Активизируем поле
    «Curve List» и
    указываем одну из кривых
    , располо
    - женных в
    плоскостях симметрии
    , Apply (
    если требуется
    ).
    12.
    Разбить поверхность на конечные элементы
    Для генерации сетки в
    том же приложении устанавливаем сочетание
    Create/Mesh/Surface.

    16-6
    Выбираем
    :
    «Elem Shape»: Quad (
    четырехугольная форма
    )
    «Mesher»: IsoMesh (
    генератор регулярных изосеток
    )
    «Topology»: Quad4 (
    топология
    – четырехугольник с
    четырьмя узлами
    ).
    Отметим
    , что здесь мы используем генератор регулярных сеток
    , посколь
    - ку построенная поверхность является простой
    (
    изображается зеленым цве
    - том
    ).
    Активизируем поле
    «Surface List» и
    в графическом окне указываем по
    - верхность
    1, Apply.
    13.
    Построить дополнительный узел в
    центре цилиндрической панели
    Устанавливаем сочетание
    Create/Node/Edit.
    В
    поле
    «Node Location List» вводим координаты узла в
    квадратных скоб
    - ках
    (
    в мм
    ): [0 0 1000]. Apply.
    Для того чтобы увидеть построенный узел
    , воспользуемся кнопкой па
    - нели инструментов
    , позволяющей менять размер изображения узлов
    14.
    Для моделирования жесткого центра построить элемент
    RBE2.
    Используем сочетание
    Create/MPC/RBE2.
    Для удобства выбора узлов с
    помощью соответствующей кнопки панели инструментов устанавливаем проекцию на плоскость
    XY.
    Там же нажимаем кнопку и
    в графическом окне выделяем мышью цен
    - тральный фрагмент оболочки
    , чтобы приблизить его
    Для определения зависимых и
    независимых членов элемента жесткого те
    - ла нажимаем кнопку
    Define Terms.
    При этом появляется дополнительная диалоговая панель
    По умолчанию здесь установлен режим создания зависимых членов
    (Cre- ate Dependent).
    В
    области
    «DOFs» (
    степени свободы
    ) выделяем все перемещения
    UX, UY,
    UZ, RX, RY, RZ, используя стандартные для
    Windows- приложений прие
    - мы
    Активизируем поле
    «Node List», в
    пиктографическом меню выбора нажи
    - маем кнопку и
    с помощью полигона в
    графическом окне указываем за
    - висимые узлы
    , лежащие на примыкающей к
    жесткому центру кромке
    (
    ри
    - сунок
    16.4).
    При этом вершины полигона отмечаем щелчком левой кнопки мыши
    , а
    последнюю
    – двойным щелчком

    16-7
    Рисунок__16.4_–_Указание_зависимых_узлов_с_помощью_полигона'>Рисунок
    16.4 – Указание зависимых узлов с помощью полигона
    Если отключена опция
    «Auto Execute», нажимаем
    Apply.
    Должна появить
    - ся соответствующая запись в
    верхней таблице диалоговой панели
    (
    рису
    - нок
    16.5).
    После этого автоматически устанавливается режим создания независимых членов
    (Create Independent).
    Для поля
    «Node List» указываем один узел в
    центре оболочки
    (
    построен
    - ный на предыдущем шаге
    ).
    При необходимости нажимаем
    Apply.
    Во второй таблице также должна появляется запись
    (
    см рисунок
    16.5).
    Рисунок
    16.5 – Определение зависимых и независимых членов

    16-8
    В
    заключение закрываем дополнительное окно кнопкой
    Cancel и
    в основ
    - ной диалоговой панели приложения нажимаем
    Apply.
    Жесткий элемент
    RBE2 изображается в
    виде совокупности красных ли
    - ний
    , соединяющих независимый узел со всеми зависимыми
    Кнопкой панели инструментов устанавливаем подходящий масштаб
    15.
    Задать свойства материала
    Запускаем приложение
    «Materials» и
    выбираем сочетание
    Create/Isotropic/
    Manual Input.
    В
    поле
    «Material Name» вводим имя материала
    , например steel.
    Далее нажимаем кнопку
    Input Properties и
    вводим свойства
    :
    «Elastic Modulus» = 1.96e5 (
    модуль упругости в
    МПа
    )
    «Poisson Ratio» = 0.3 (
    коэффициент
    Пуассона
    )
    OK.
    В
    конце нажимаем кнопку
    Apply.
    16.
    Определить свойства элементов
    Выбираем приложение
    «Properties».
    Для задания свойств оболочечных элементов устанавливаем сочетание
    Create/2D/Shell.
    В
    поле
    «Property Set Name» вводим имя набора свойств
    , например panel.
    Не меняя установленные по умолчанию опции
    , нажимаем кнопку
    Input
    Properties.
    При этом появляется дополнительное окно
    , где будет выбран стандартный элемент однородной пластины
    CQUAD4, который использу
    - ется для моделирования как пластин
    , так и
    оболочек
    Нажимаем кнопку и
    из списка существующих материалов выбираем steel.
    В
    поле
    «Thickness» вводим значение толщины
    : 5 (
    в мм
    ).
    Закрываем окно кнопкой
    OK.
    Нажимаем кнопку
    Select Application Region и
    указываем поверхность
    1.
    Затем последовательно нажимаем
    Add, OK и
    Apply.
    17.
    Задать граничные условия симметрии
    Напомним
    , что здесь для узлов
    , расположенных в
    плоскости симметрии
    , необходимо закрепить поступательное перемещение в
    направлении
    , пер
    - пендикулярном этой плоскости
    , и
    два угла поворота относительно осей
    , параллельных данной плоскости
    Для удобства указания узлов устанавливаем проекцию на плоскость
    XY.
    Запускаем приложение
    «Loads/BCs» и
    для задания перемещений выбира
    - ем сочетание
    Create/Displacement/Nodal.

    16-9
    В
    поле
    «New Set Name» вводим имя вновь создаваемого набора
    , например sym_x.
    Нажимаем кнопку
    Input Data (
    ввод данных
    ).
    В
    поле
    «Translations» (
    поступательные перемещения
    ) вводим
    <0,,>, что соответствует
    0
    x
    u
    =
    В
    поле
    «Rotations» (
    углы поворота
    ) вводим
    <,0,0>, что соответствует
    0
    y
    z
    ϑ ϑ
    =
    =
    . OK.
    Далее нажимаем кнопку
    Select Application Region.
    Для выбора конечно
    - элементных объектов устанавливаем опцию
    «Select»: FEM.
    Активизируем поле
    «Select Nodes» и
    выделяем прямоугольником все уз
    - лы
    , расположенные в
    плоскости
    YZ, включая независимый узел элемента
    RBE2 в
    центре оболочки
    Нажимаем
    Add.
    Затем увеличиваем центральный фрагмент оболочки
    Снова активизируем поле
    «Select Nodes» и
    указываем один зависимый узел
    , также лежащий в
    плоскости
    YZ.
    Нажимаем
    Remove для удаления данного узла из области приложения
    , поскольку на зависимые степени свободы нельзя накладывать граничные условия
    В
    конце нажимаем
    OK и
    Apply.
    Аналогично определяем второй набор граничных условий симметрии для узлов
    , расположенных в
    плоскости
    XZ.
    Присвоим ему имя sym_y.
    При этом для поступательных перемещений вводим
    <,0,>, а
    для углов по
    - ворота
    – <0,,0>.
    Область приложения здесь должна содержать все узлы
    , лежащие в
    плос
    - кости
    XZ (
    включая независимый узел
    ), за исключением одного зависимого узла
    18.
    Задать граничные условия защемления по внешнему контуру панели
    В
    поле
    «New Set Name» вводим новое имя
    , например fixed.
    Нажимаем кнопку
    Input Data, в
    полях
    «Translations» и
    «Rotations» вводим
    <0,0,0> для фиксации всех перемещений
    . OK.
    Далее нажимаем кнопку
    Select Application Region.
    Для выбора геометриче
    - ских объектов устанавливаем опцию
    «Select»: Geometry.
    Активизируем поле
    «Select Geometry Entities», в
    пиктографическом меню выбора нажимаем кнопку
    (
    кривая или кромка
    ) и
    указываем внешнюю кромку поверхности
    Последовательно нажимаем кнопки
    Add, OK и
    Apply.
    19.
    Приложить сосредоточенную силу

    16-10
    В
    том же приложении выбираем сочетание
    Create/Force/Nodal.
    В
    поле
    «New Set Name» вводим имя нового набора
    , например load.
    Нажимаем кнопку
    Input Data и
    в поле
    «Force» для задания силы
    , дейст
    - вующей в
    направлении оси
    Z, вводим следующие компоненты
    (
    в
    Н
    ): <0 0 2500>. OK.
    Необходимо напомнить
    , что здесь мы задаем не полную силу
    , а
    P/4.
    Далее нажимаем кнопку
    Select Application Region.
    Для выбора конечно
    - элементных объектов устанавливаем опцию
    «Select»: FEM.
    Активизируем поле
    «Select Nodes» и
    указываем независимый узел
    , где приложена сила
    (
    см рисунок
    1).
    Последовательно нажимаем кнопки
    Add, OK и
    Apply.
    20.
    Сохранить базу данных
    В
    полосе меню выбираем
    File>Save.
    В
    результате выполнения этой ко
    - манды введенные данные по модели записываются в
    файл
    Lab4.db.
    21.
    Запустить задачу на счет
    Выбираем приложение
    «Analysis» и
    устанавливаем сочетание
    Analyze/
    Entire Model/Full Run.
    Для дополнительного вывода погонных сил и
    моментов в
    оболочке следу
    - ет модифицировать расчетный случай
    С
    этой целью нажимаем кнопку
    Subcases.
    В
    списке доступных расчетных случаев
    «Available Subcases» указываем
    Default.
    Данное имя должно появиться в
    поле
    «Subcase Name».
    Далее нажимаем кнопку
    Output Request (
    запросы по выводу
    ).
    В
    верхнем списке
    «Select Result Type» указываем строку
    Element Forces
    (
    силы в
    элементах
    ), OK.
    Затем последовательно нажимаем
    Apply и
    Cancel.
    И
    наконец
    , собственно для запуска задачи на счет нажимаем кнопку
    Apply основной диалоговой панели приложения
    22.
    Присоединить файл результатов расчета к
    базе данных программы
    MSC.Patran.
    В
    том же приложении для доступа к
    результатам расчета устанавливаем сочетание
    Access Results/Attach XDB/Result Entities.
    Нажимаем кнопку
    Select Results File и
    в появившемся окне выбираем файл lab4.xdb, OK.
    В
    заключение нажимаем
    Apply.
    23.
    Отобразить на экране дисплея поле напряжений по
    Мизесу

    16-11
    Здесь полезно предварительно убрать с
    экрана изображение геометриче
    - ских объектов
    С
    этой целью выбираем в
    полосе меню команду
    Display>
    Plot/Erase и
    в подразделе
    «Geometry» нажимаем кнопку
    Erase (
    стереть
    ).
    Отметим
    , что расположенная рядом кнопка
    Plot позволяет снова включить отображение геометрических объектов
    Для закрытия диалоговой панели нажимаем
    OK.
    Выбираем приложение
    «Results».
    Для быстрого изображения результатов используем сочетание
    Create/Quick Plot.
    В
    списке
    «Select Fringe Result» в
    качестве величины для многоцветного представления ее поля указываем
    Stress Tensor (
    тензор напряжений
    ).
    Ниже с
    помощью кнопки
    Position можно выбрать нижнюю
    (Z1) или верх
    - нюю
    (Z2) поверхность оболочки
    , для которой будут изображаться резуль
    - таты
    В
    нашем случае
    , поскольку нормаль к
    поверхности направлена на
    - ружу
    , нижней будет внутренняя поверхность
    , а
    верхней
    – наружная
    В
    качестве компоненты
    (Quantity) выбираем von Mises (
    напряжение по
    Мизесу
    , или эквивалентное напряжение по теории прочности энергии формоизменения
    ).
    Далее в
    списке
    «Select Deformation Result» в
    качестве результата для изо
    - бражения деформированного состояния модели указываем строку
    Dis- placement, Translational (
    поступательные перемещения
    ).
    При желании можно установить флаг
    «Animate» для включения анимации
    Нажимаем кнопку
    - пиктограмму и
    отключаем опцию
    «Show Unde- formed» (
    показать недеформированное состояние
    ).
    Результаты появляются на экране после нажатия кнопки
    Apply (
    рису
    - нок
    16.6).
    Можно видеть
    , что максимальное напряжение составляют
    264
    МПа
    , а
    максимальное перемещение
    – 0,846 мм
    24.
    Построить графики изменения мембранных и
    изгибных окружных напря
    - жений в
    сечение
    0
    Y
    =
    Мембранные напряжения
    – это напряжения в
    срединной поверхности
    , равные полусумме напряжений на верхней и
    нижней поверхностях обо
    - лочки
    , а
    изгибные
    – определяются как полуразность этих напряжений
    Мембранные м
    ij
    σ
    и изгибные из
    ij
    σ
    напряжения выражаются также через по
    - гонные силы
    ij
    N и
    моменты
    ij
    M :

    16-12 м
    ij
    ij
    N
    h
    σ
    =
    ; из
    2 6
    ij
    ij
    M
    h
    σ
    =
    , где h – толщина оболочки.
    1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   ...   34


    написать администратору сайта