Скворцов Ю. В. Анализ. Интерактивное мультимедийное пособие в системе дистанционного обучения Moodle самара 2012
 Скачать 6.86 Mb.
|
|
Рисунок 29.3 – Поверхности с нумерацией 13. Разбить поверхности на конечные элементы. Запускаем приложение «Elements» и устанавливаем сочетание Create/ Mesh/Surface. Выбираем: «Elem Shape»: Quad (четырехугольная форма) «Mesher»: Paver (генератор свободных сложных сеток) «Topology»: Quad4 (топология – четырехугольник с четырьмя узлами). Активизируем поле «Surface List» и в графическом окне указываем по- верхность, окружающую вершину выреза (Surface 3). В разделе «Global Edge Length» отключаем опцию автоматического вы- числения глобальной длины стороны элемента и в поле «Value» вводим значение 0.2 (в мм). Apply. Затем для поля «Surface List» указываем прямоугольную поверхность (Surface 2) и в области «Value» вводим значение 1 (в мм). Apply. В конце указываем trimmed-поверхность (Surface 4) и для глобальной длины стороны элемента вводим значение 0.5 (в мм). Apply. 14. Сшить конечно-элементную модель. Устанавливаем сочетание Equivalence/All/Tolerance Cube. Ничего не меняя, нажимаем Apply. При этом места сшивки модели обво- дятся кружочками. Получаемая здесь разбивка показана на рисунке 29.4. 29-7 Рисунок 29.4 – Конечно-элементная сетка 15. Построить поле свойств материала, описывающее диаграмму деформиро- вания. Запускаем приложение «Fields» и устанавливаем сочетание Create/Material Property/Tabular Input. В области ввода «Field Name» вводим имя поля свойств материала, на- пример diagram. В списке активных независимых переменных «Active Independent Vari- ables» снимаем флаг «Temperature (T)» (температура) и устанавливаем флаг «Strain (e)» (деформация). Для ввода данных нажимаем кнопку Input Data. При этом появляется дополнительное окно с таблицей, содержащей два столбца (рисунок 29.5). Для ввода значения здесь необходимо активизи- ровать соответствующую ячейку таблицы, набрать в поле «Input Data» нужное число и нажать клавишу Enter. Рисунок 29.5 – Табличное задание поля 29-8 Последовательно вводим 11 точек диаграммы из таблицы 29.1. Закрываем дополнительное окно кнопкой OK. В конце нажимаем Apply. Для проверки правильности задания поля отобразим его в виде двухмер- ного графика (действие Show). В списке «Select Field To Show» выделяем строку diagram. Нажимаем Specify Range (задать диапазон) и в соответствующие поля вво- дим: «Minimum»: 0 (минимальное значение переменной e) «Maximum»: 0.04 (максимальное значение переменной e) «No. of Points»: 20 (число точек) OK. После нажатия Apply в отдельном окне появляется график, а рядом – таб- лица значений. Закрываем ее кнопкой Cancel. Для закрытия окна с графиком следует воспользоваться кнопкой Unpost Current XYWindow. 16. Задать свойства материала. Запускаем приложение «Materials» и устанавливаем сочетание Create/ Isotropic/Manual Input. В поле «Material Name» вводим имя материала, например steel. Далее нажимаем кнопку Input Properties (ввод свойств). При этом появля- ется дополнительное окно, где по умолчанию установлена линейно- упругая модель состояния (Linear Elastic). В соответствующие поля вводим: «Elastic Modulus» = 2e5 (модуль упругости в МПа) «Poisson Ratio» = 0.3 (коэффициент Пуассона) OK. Нажимаем кнопку Apply. При этом вновь созданная модель материала должна появиться в списке существующих материалов «Existing Materials». Для задания пластических свойств снова нажимаем Input Properties. В выпадающих меню выбираем: «Constitutive Model»: Elastoplastic (упругопластическая модель состоя- ния) «Nonlinear Data Input»: Stress/Strain Curve (ввод кривой σ ε − ) «Yield Function»: Von Mises (функция текучести Мизеса) 29-9 «Hardening Rule»: Isotropic (изотропное упрочнение). Активизируем область ввода «Stress/Strain Curve =» и ниже в списке имеющихся полей свойств материалов выбираем diagram. OK. В конце опять нажимаем кнопку Apply. 17. Определить свойства элементов. Выбираем приложение «Properties». Для задания свойств плоских элемен- тов устанавливаем сочетание Create/2D/2D Solid. В поле «Property Set Name» вводим имя набора свойств, например band. Установленные по умолчанию опции Plane Strain (плоская деформация) и Standard Formulation (стандартная формулировка) нас устраивают. Далее нажимаем Input Properties (ввод свойств). Нажимаем кнопку и из списка существующих материалов выбираем steel, OK. Затем для выбора области приложения введенных свойств нажимаем кнопку Select Application Region. Активизируем поле «Select Members» и указываем все три поверхности, пользуясь зоной выбора в виде прямоугольника. Последовательно нажимаем Add, OK и Apply. 18. Задать граничные условия. Граничные условия для рассматриваемой задачи представляют собой ус- ловия симметрии на линии отсечения моделируемой части полосы. Запускаем приложение «Loads/BCs» и для задания перемещений устанав- ливаем сочетание Create/Displacement/Nodal. В поле «New Set Name» вводим имя вновь создаваемого набора, например sym. Нажимаем кнопку Input Data (ввод данных) и в поле «Translations» (по- ступательные перемещения) вводим <0,,>, что соответствует запрету пе- ремещений в направлении оси X. 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 две левые кромки, расположенные на оси симметрии. Последовательно нажимаем кнопки Add, OK и Apply. 29-10 Отметим, что после задания условий симметрии модель имеет еще воз- можность перемещения как жесткое целое в направлении оси Y. Поэтому здесь следует наложить одну дополнительную связь. В поле «New Set Name» вводим другое имя, например uy. Нажимаем кнопку Input Data и в поле «Translations» вводим <,0,>, что со- ответствует запрету перемещений в направлении оси Y. OK. Нажимаем Select Application Region. Активизируем поле «Select Geometry Entities», в пиктографическом меню выбора нажимаем кнопку (точка или вершина) и указываем одну точ- ку, например правую нижнюю. Последовательно нажимаем кнопки Add, OK и Apply. 19. Приложить нагрузку. В том же приложении выбираем сочетание Create/Pressure/Element Uni- form. В поле «New Set Name» вводим имя нового набора, например load. В качестве типа целевых элементов выбираем поверхностные, т.е. «Target Element Type»: 2D. Нажимаем кнопку Input Data и в поле «Edge Pressure» (давление на кром- ке) вводим значение -1000 (положительное давление направлено к по- верхности и вызывает сжатие, а в нашем случае необходимо задать растя- жение, поэтому мы вводим отрицательное число). OK. Далее нажимаем кнопку Select Application Region. Для выбора геометриче- ских объектов устанавливаем опцию «Select»: Geometry. Активизируем поле «Select Surfaces or Edges», в пиктографическом меню выбора нажимаем кнопку (кромка) и указываем правую кромку моде- ли. Последовательно нажимаем кнопки Add, OK и Apply. 20. Запустить задачу на счет. Выбираем приложение «Analysis» и устанавливаем сочетание Analyze/ Entire Model/Full Run. Для изменения типа решения нажимаем кнопку Solution Type и выбираем Nonlinear Static (нелинейный статический анализ), OK. Затем для модификации расчетного случая нажимаем кнопку Subcases. В списке доступных расчетных случаев «Available Subcases» указываем Default. Данное имя должно появиться в поле «Subcase Name». 29-11 Для изменения параметров расчетного случая используем кнопку Subcase Parameters. В поле «Number of Load Increments» вводит число ступеней (или шагов) нагружения, например 25. OK. Для включения опции вывода промежуточных решений нажимаем кнопку Output Requests (запросы по выводу). В выпадающем меню «Form Type» (тип окна) выбираем пункт Advanced (расширенный) и устанавливаем «In- termediate Output Option»: Yes (выводить результаты для каждого вычис- ленного шага нагружения). Кроме того, для дополнительного вывода деформаций в верхнем списке «Select Result Type» указываем строку Element Strains (деформации в эле- ментах), OK. Последовательно нажимаем Apply и Cancel. И наконец, для запуска задачи на счет нажимаем кнопку Apply основной диалоговой панели приложения. 21. 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 lab13.xdb, OK. В заключение нажимаем Apply. 22. Включить анимацию распространения пластической зоны вблизи верши- ны выреза по мере возрастания нагрузки. Запускаем приложение «Results» и устанавливаем сочетание Create/Fringe. В разделе «Select Result Cases» выбираем сразу все случаи результатов, соответствующие различным ступеням нагружения. При этом для раскры- тия списка случаев результатов следует отжать кнопку . В списке «Select Fringe Result» указываем строку Nonlinear Strain, Plastic Strain (нелинейные деформации, пластические деформации). Включаем опцию «Animate». Далее нажимаем последнюю кнопку с кинолентой . Для анимации по глобальной переменной выбираем «Animation Method»: Global Variable. В поле «Number of Frames» (число кадров) вводим значение 25 для полу- чения более плавной анимации. 29-12 И наконец, нажимаем кнопку Apply. Некоторое время займет формирование видео файла, после чего в графи- ческом окне будет представлена анимация процесса распространения пла- стической зоны. Кроме того, появится дополнительная панель «Animation Control». Скорость анимации здесь регулируется бегунком «Animation Speed». В случае необходимости изменения опций здесь следует временно пре- рвать процесс анимации, установив флаг «Pause Animation». Для полного завершения процесса анимации необходимо нажать одну из кнопок раздела «Stop Animation and ...». Поле пластических деформаций при полной нагрузке представлено на ри- сунке 29.6. Рисунок__29.6_–_Пластические_деформации'>Рисунок 29.6 – Пластические деформации 23. Включить анимацию изменения поля напряжений по Мизесу по мере воз- растания нагрузки. Нажимаем кнопку-пиктограмму . Следует отметить, что в списке «Select Fringe Result» для многоцветного изображения полей напряжений содержатся три величины: Stress Tensor (тензор напряжений); Nonlinear Stresses, Stress Tensor (нелинейные напря- 29-13 жения, тензор напряжений) и Nonlinear Stresses, Equivalent Stress (нели- нейные напряжения, эквивалентное напряжение). Для нелинейного элемента CQUAD4 первые две величины выдают одина- ковые значения компонент, причем напряжения zz σ полагаются равными нули. Однако в случае плоской деформации это не соответствует действи- тельности, что приводит к некорректному вычислению эквивалентных на- пряжений. Поэтому для правильного расчета напряжений по Мизесу здесь следует указать строку Nonlinear Stresses, Equivalent Stress. Для включения процесса анимации нажимаем Apply. Поле напряжений по Мизесу при полной нагрузке показано на рисун- ке 29.7. Рисунок 29.7 – Поле напряжений по Мизесу (в МПа) 24. Выйти из программы: File>Quit. |