Скворцов Ю. В. Анализ. Интерактивное мультимедийное пособие в системе дистанционного обучения Moodle самара 2012
 Скачать 6.86 Mb.
|
|
7 ГРУППЫ , СПИСКИ И ПОЛЯ 7.1 Работа с группами При создании новой базы данных автоматически создается также груп- па с именем default_group. Программа MSC.Patran позволяет создавать любое количество групп. При этом они становятся постоянными членами базы дан- ных (т.е. не удаляются при завершении сеанса работы). Такой подход дает возможность, например, разделить геометрические и конечно-элементные объекты по разным группам, что бывает удобным при моделировании и об- работке результатов расчета. Кроме того, при построении большой модели полезно с помощью групп разбить ее на отдельные части. Следует отметить, что в каждый момент времени только одна группа может быть текущей (current). Ее имя приводится в заголовке графического окна. В эту группу помещаются все вновь создаваемые геометрические и ко- нечно-элементные объекты. Объекты могут принадлежать одновременно не- скольким группам. Целевой (target) называется та группа, с которой будет выполняться ка- кое-либо действие. Например, преобразование объектов осуществляется из целевой группы в текущую. Редактирование также проводится целевой груп- пы. И наконец, группа, изображаемая в графическом окне, называется «по- сланной» (posted). Отметим, что группа может быть послана в несколько окон, и несколько групп может изображаться в одном окне. Текущая группа всегда отображается в графическом окне, т.е. является посланной. Для выполнения каких-либо действий с группами следует выбрать в полосе меню позицию «Group». При этом появляется выпадающее меню, со- держащее следующие команды: • Create – создает новую группу. Здесь необходимо задать имя группы и, если требуется, добавить выбранные объекты. Отметим, что нагрузки, гра- ничные условия, системы координат, поля, случаи нагружения и результаты расчета не могут быть членами группы; • Post – посылает группу в графическое окно. При этом можно выбрать сразу несколько групп (при смежном выборе используется клавиша Shift, при несмежном – Ctrl); 7-2 • Modify – модифицирует целевую группу. Здесь можно изменить имя группы, добавить или удалить объекты и т.д.; • Move/Copy – перемещает или копирует выбранные объекты из одной группы в другую; • Set Current – делает группу текущей и отображает ее в текущем гра- фическом окне; • Transform – преобразует объекты целевой группы и переносит их в текущую. При этом используются те же методы преобразования, что и для геометрических объектов; • Delete – удаляет любую группу за исключением текущей. Здесь уда- ляется только имя группы, а не сами объекты. 7.2 Работа со списками При построении модели, а также в процессе обработки результатов рас- чета часто возникает необходимость работы не со всеми объектами, а лишь с некоторыми из них, выбранными по определенному критерию. Для этих це- лей используются так называемые списки (list). Создать список можно с помощью следующей команды полосы меню: Tools>List>Create. При этом в качестве критерия отбора объектов в список могут использоваться: • атрибуты (такие как положение объекта, значение результата, назна- ченные свойства); • связи с другими объектами (такими как точки, кривые, элементы, группы и т.п.). Следует отметить, что списки не хранятся в базе данных (т.е. при вы- ходе из программы они пропадут), но могут быть добавлены в группу. Мож- но создать только два списка, обозначаемых буквами A и B. Можно также построить временный список C путем выполнения булевых операций над списками A и B. Рассмотрим пример создания двух списков. Пусть в список A необхо- димо поместить все узлы со значением координаты 18 1,0 x = ± мм, а в список B – все элементы, связанные с этими узлами. Как показано на рисунке 7.1, при создании первого списка в качестве критерия отбора следует использо- вать значение координаты (Coord Value), т.е. атрибут (метод Attribute), а вто- рого – связи с узлами (метод Association). Отметим, что если список исполь- 7-3 зуется в качестве входных данных (как в нашем случае), его имя следует взять в апострофы. Рисунок 7.1 – Создание списка узлов (а) и списка элементов, связанных с этими узлами (б) Созданный список можно добавить в группу (кнопка Add to Group на панели списка) или удалить из группы (кнопка Remove From Group). Кроме того, со списками A и B можно выполнить одну из следующих булевых опе- раций (команда Tools>List>Boolean): – операция пересечения (находит общие члены в обоих списках); – операция сложения (объединения) двух списков; – операции вычитания одного списка из другого. Рассмотрим второй пример. Пусть требуется найти конечные элемен- ты, имеющие следующие значения результатов: напряжения по Мизесу > 200 МПа; температура > 300°. Порядок действий здесь следующий: 1) отобразить в графическом окне поле напряжений по Мизесу; 2) создать список A, содержащий элементы, в которых напряжения по Мизесу превышают 200 МПа: а) б) 7-4 «Model»: FEM (конечно-элементная модель) «Object»: Element «Method»: Attribute «Attribute»: Fringe Value (значение заливки) «TOL-FRI»: 1 (точность) F > 200 «Target List»: A (целевой список) 3) отобразить в графическом окне поле температур; 4) создать список B, содержащий элементы с температурой, превы- шающей 300° (в отличие от предыдущего случая здесь следует установить F > 300 и в качестве целевого – выбрать список B); 5) выполнить булеву операцию пересечения двух списков. В результате выполнения этих действий список C будет содержать ко- нечные элементы, удовлетворяющие данному критерию. Этот список можно добавить к группе, удалить из группы, поместить на место списка A или B (Replace A или B). 7.3 Ввод полей 7.3.1 Типы полей В программе MSC.Patran поля используются для задания изменения на- грузок, граничных условий, свойств материалов и элементов. Имеются три типа полей: 1) пространственные (Spatial); 2) свойств материалов (Material Properties); 3) непространственные (Non Spatial). Пространственные поля описывают изменение параметров в зависимо- сти от физических координат (например, , , X Y Z ), параметрических коорди- нат (например, 1 2 , ξ ξ ), результатов анализа и определенных пользователем комбинаций допустимых независимых переменных С помощью такого поля можно описать , например , переменную толщину пластины ( рисунок 7.2). Рисунок 7.2 – Переменная толщина пластины 7-5 Поля свойств материалов описывают изменение свойств в зависимости от температуры (temperature), деформации (strain), скорости деформации (strain rate), времени (time), частоты (frequency) и определенных пользовате - лем комбинаций допустимых независимых переменных Непространственные поля описывают изменение параметров в зависи - мости от времени (time), частоты (frequency), перемещения (displacement), скорости (velocity) и определенных пользователем комбинаций допустимых независимых переменных Для ввода полей имеется отдельное приложение «Fields». Для каждого типа полей существует несколько различных методов ввода Для пространст - венных полей таковыми являются : • PCL Function – ввод с помощью функций языка PCL; • Tabular Input – табличный ввод ; • General – общий ввод ; • FEM – ввод с использованием результатов МКЭ - анализа ; Для полей свойств материалов и непространственных полей доступны лишь два метода : Tabular Input и General. 7.3.2 Построение пространственных полей Рассмотрим сначала ввод с использованием функций языка PCL. Здесь PCL- выражения могут определяться с тремя пространственными перемен - ными Для прямоугольной системы координат таковыми являются X, Y, Z; для цилиндрической – R, T, Z; для сферической – R, T, P; для параметриче - ской – C1, C2, C3. Отметим , что в PCL- выражениях все перечисленные выше переменные следует писать только заглавными буквами , причем перед ними необходимо ставить еще и апостроф Например , математическое выражение PCL- выражение 2 0,1 0,35 x y + .1*’X+.35*’Y**2 1 2 10, 2 20,8 ξ ξ − 10.2*’C1-20.8*’C2 Перечислим все математические функции языка PCL: SIND(angle); SINR(angle); ASIND(n); ASINR(n); COSD(angle); COSR(angle); ACOSD(n); ACOSR(n); TAND(angle); TANR(angle); ATAND(n); ATANR(n); ATAN2D(y, x); ATAN2R(y, x); SQRT(n); LN(n); EXP(n); LOG(n); ABS(n); SIGN(n); NINT(n); MAX(n1, n2, ...); MIN(n1, n2, ...). 7-6 Здесь последняя буква R означает , что угол задается в радианах , а D – в градусах Поскольку переменные T и P цилиндрической и сферической сис - тем координат определяются в радианах , следует использовать SINR(‘T), COSR(‘P) и т д В качестве примера опишем с помощью пространственного поля изме - нение толщины цилиндрической оболочки в окружном направлении Соот - ветствующие данные представлены на рисунке 7.3. В области ввода «Field Name» создаваемому полю присваивается имя ( оно должно быть уникаль - ным ). Сама функция записывается в области ввода «Scalar Function», причем переменные удобно выбирать из расположенного ниже списка Здесь пред - полагается , что предварительно была определена цилиндрическая система координат с номером 1. Рисунок__7.3_–_Описание_изменения_толщины_цилиндрической_оболочки'>Рисунок 7.3 – Описание изменения толщины цилиндрической оболочки Следует отметить , что пространственное поле может быть либо ска - лярным (Scalar), либо векторным (Vector). Во втором случае в отличие от первого необходимо задавать PCL- выражения для трех компонент вектора При этом здесь можно использовать как физические действительные (Real) координаты , так и параметрические (Parametric). Параметрические координа - 0, 2 0, 4 sin h θ = + 0,2 0,6 R T Z T = 0 T = 1,57 Coord 1 7-7 ты имеющихся геометрических объектов можно отобразить на экране дис - плея путем включения флага «Show Parametric Direction» в диалоговой пане - ли , вызываемой из полосы меню командой Display>Geometry. Рассмотрим табличный ввод пространственного поля с использованием параметрических координат Зададим , например , кусочно - линейное измене - ние толщины пластины , определяемой поверхностью 1 ( рисунок 7.4). Здесь необходимо сначала выбрать параметрическую систему координат и указать соответствующий геометрический объект ( т е поверхность 1). Поскольку опция «Endpoints Only» используется для ввода линейного поля путем зада - ния значений в угловых точках , ее следует отключить Далее в разделе «Ac- tive Independent Variables» нужно активизировать первые две переменные и нажать кнопку Input Data. При этом появляется дополнительное окно Для ввода значения здесь необходимо мышью указать нужную ячейку таблицы , в области «Input Data» набрать соответствующее число и нажать клавишу En- ter. Рисунок__7.5_–_Описание_зависимости_модуля_упругости_от_температуры_и_деформации_Рисунок__7.6_–_Определение_зависящего_от_времени_поля'>Рисунок 7.4 – Описание кусочно-линейного изменения толщины пластины В заключение рассмотрим задание пространственных полей методом FEM. В этом случае отображаемые на экране дисплея результаты МКЭ - анализа можно использовать в качестве исходных данных для построения 10 1 2 12 20 18 10 8 7-8 поля Такой подход обычно применяется для нанесения данных одного ана - лиза на другой ( например , полученное с помощью теплового анализа распре - деление температур можно использовать в качестве исходных данных для решения задач механики деформируемого твердого тела ) или одной сетки на другую ( так называемый глобально - локальный анализ ). Суть глобально - локального анализа состоит в том , что для исследования локальной прочно - сти в некоторой области конструкции ее рассматривают отдельно , разбив густой сеткой и задав в качестве граничных условий перемещения или уси - лия , найденные в глобальном анализе Существуют две формулировки FEM- полей : Discrete – дискретная , оп - ределяющая значения для заданного списка узлов и элементов ; Continuous – непрерывная , использующая интерполяцию для определения значений в произвольных точках внутри рассматриваемой области Имеются также два типа FEM- полей : скалярные и векторные При этом скалярные поля строятся из давления и температуры , а векторные – из пере - мещений и сил 7.3.3 Построение полей свойств материалов Для полей свойств материалов используются следующие обозначения независимых переменных : T – температура ; e – деформация ; er – скорость деформации ; t – время ; f – частота До ввода исходных данных пользователь должен активизировать хотя бы одну из этих переменных На рисунке 7.5 приведен пример ввода модуля упругости как функции температуры и де - формации 7.3.4 Построение непространственных полей Ограничимся здесь рассмотрением лишь зависящих от времени полей , которые часто используются в динамическом анализе для описания измене - ния во времени нагрузок и граничных условий Значения при этом можно вводить либо непосредственно в таблицу , либо с помощью PCL- выражений ( рисунок 7.6). В последнем случае после нажатия кнопки Apply таблица за - полняется автоматически 7-9 Рисунок 7.5 – Описание зависимости модуля упругости от температуры и деформации Рисунок 7.6 – Определение зависящего от времени поля 7-10 7.3.5 Демонстрация полей Введенное поле можно для проверки отобразить на экране дисплея в виде двухмерного графика ( действие Show). Здесь должна быть выбрана одна независимая переменная , для которой необходимо указать диапазон измене - ния и число точек на графике ( рисунок 7.7). Рисунок 7.7 – Построение двухмерных графиков поля Для закрытия окна с графиком следует воспользоваться кнопкой Un- post Current XYWindow. Вопросы по теме 7 1) Какие объекты могут быть членами группы? 1. Точки, кривые, поверхности и объемы. 2. Узлы и конечные элементы. 3. Нагрузки и граничные условия. 4. Системы координат. 5. Поля. 6. Случаи нагружения. 7. Результаты расчета. 2) Какая группа называется Current? 1. Группа, в которую помещаются все вновь создаваемые геометрические и конечно-элементные объекты. 2. Группа, с которой будет выполняться какое-либо действие. 3. Группа, изображаемая в графическом окне. 4. Группа, содержащая только геометрические объекты. 5. Группа, содержащая только конечно-элементные объекты. 3) Какая группа называется Target? 1. Группа, в которую помещаются все вновь создаваемые геометрические и конечно-элементные объекты. 2. Группа, с которой будет выполняться какое-либо действие. 3. Группа, изображаемая в графическом окне. 4. Группа, содержащая только геометрические объекты. 5. Группа, содержащая только конечно-элементные объекты. 4) Какая группа называется Posted? 1. Группа, в которую помещаются все вновь создаваемые геометрические и конечно-элементные объекты. 2. Группа, с которой будет выполняться какое-либо действие. 3. Группа, изображаемая в графическом окне. 4. Группа, содержащая только геометрические объекты. 5. Группа, содержащая только конечно-элементные объекты. 5) Какая группа создается программой автоматически? 1. default_group. 2. new_group. 3. current_group. 4. target_group. 5. posted_group. 6. created_group. 6) Сколько групп можно создать в программе MSC.Patran? 2 1. Одну. 2. Две. 3. Три. 4. Четыре. 5. Пять. 6. Любое количество. 7) Для чего используются списки в программе MSC.Patran? 1. Для отбора объектов по определенному критерию. 2. Для текстового представления результатов расчета. 3. Для просмотра исходных данных. 4. Для подготовки отчета. 8) Что может использоваться в качестве критерия отбора объектов в список? 1. Атрибуты. 2. Связи с другими объектами. 3. Способы изображения в графическом окне. 4. Случаи нагружения. 5. Типы решения. 9) Сколько постоянных списков можно создать в программе MSC.Patran? 1. Один. 2. Два. 3. Три. 4. Четыре. 5. Пять. 6. Любое количество. 10) Сколько временных списков можно создать в программе MSC.Patran? 1. Один. 2. Два. 3. Три. 4. Четыре. 5. Пять. 6. Любое количество. 11) Какие булевы операции можно выполнять со списками? 1. Пересечение. 2. Сложение. 3. Вычитание. 3 4. Деление. 5. Расчленение. 6. Склеивание. 12) Для чего используются поля в программе MSC.Patran? 1. Для задания изменения нагрузок и граничных условий. 2. Для задания изменения свойств материалов. 3. Для задания изменения свойств элементов. 4. Для задания изменения координат геометрических объектов. 5. Для задания изменения координат конечно-элементных объектов. 13) Сколько типов полей имеются в программе MSC.Patran? 1. Один. 2. Два. 3. Три. 4. Четыре. 5. Пять. 14) Какие типы полей имеются в программе MSC.Patran? 1. Пространственные. 2. Непространственные. 3. Свойств материалов. 4. Свойств элементов. 5. Зависящие от времени. 6. Двухмерные. 7. Одномерные. 15) В зависимости от каких переменных описывают изменение параметров пространственные поля? 1. Физических координат. 2. Параметрических координат. 3. Результатов анализа. 4. Температуры. 5. Деформации. 6. Скорости деформации. 7. Времени. 8. Частоты. 9. Перемещения. 10. Скорости. 16) В зависимости от каких переменных описывают изменение параметров непространственные поля? 1. Физических координат. 4 2. Параметрических координат. 3. Результатов анализа. 4. Температуры. 5. Деформации. 6. Скорости деформации. 7. Времени. 8. Частоты. 9. Перемещения. 10. Скорости. 17) В зависимости от каких переменных описывают изменение параметров поля свойств материалов? 1. Физических координат. 2. Параметрических координат. 3. Результатов анализа. 4. Температуры. 5. Деформации. 6. Скорости деформации. 7. Времени. 8. Частоты. 9. Перемещения. 10. Скорости. 18) Какие методы ввода существуют для пространственных полей? 1. PCL Function. 2. Tabular Input. 3. General. 4. FEM. 19) Какие методы ввода существуют для непространственных полей? 1. PCL Function. 2. Tabular Input. 3. General. 4. FEM. 20) Какие методы ввода существуют для полей свойств материалов? 1. PCL Function. 2. Tabular Input. 3. General. 4. FEM. 5 21) Как выглядит PCL-запись математического выражения 5,3z + 2,5cosθ? 1. 5.3*’Z+2.5*COSR(‘T) 2. 5.3*’Z+2.5*COS(‘T) 3. 5.3*’Z+2.5*COSD(‘T) 4. 5.3*’Z’+2.5*COSR(‘T’) 5. 5.3*’Z’+2.5*COS(‘T’) 6. 5.3*’Z’+2.5*COSD(‘T’) 7. 5.3*Z+2.5*COSR(T) 8. 5.3*Z+2.5*COS(T) 9. 5.3*Z+2.5*COSD(T) 22) Как выглядит PCL-запись математического выражения 0,25ξ 1 - 0,5ξ 2 ? 1. .25*’C1-.5*’C2 2. 0.25*C1-0.5*C2 3. .25*’C1’-.5*’C2’ 4. 0.25C1-0.5C2 5. .25*’X-.5*’Y 6. 0.25*X-0.5*Y 7. .25*’X’-.5*’Y’ 8. 0.25X-0.5Y 23) Как выглядит PCL-запись математического выражения 3,2x 2 + 4,8y 3 ? 1. 3.2*’X**2+4.8*’Y**3 2. 3.2*X**2+4.8*Y**3 3. 3.2*’X’**2+4.8*’Y’**3 4. 3.2*’X^2+4.8*’Y^3 5. 3.2*X^2+4.8*Y^3 6. 3.2*’X’^2+4.8*’Y’^3 7. 3.2’X^2+4.8’Y^3 8. 3.2X^2+4.8Y^3 9. 3.2’X’^2+4.8’Y’^3 24) С помощью какого поля можно описать переменную толщину пластины? 1. Spatial. 2. Non Spatial. 3. Material Properties. 4. Element Properties. 5. Time Dependent. 6 6. Static. 25) С помощью какого поля можно описать изменение нагрузки во времени? 1. Spatial. 2. Non Spatial. 3. Material Properties. 4. Element Properties. 5. Time Dependent. 6. Static. 26) С помощью какого поля можно описать зависимость модуля упругости от температуры? 1. Spatial. 2. Non Spatial. 3. Material Properties. 4. Element Properties. 5. Time Dependent. 6. Static. 27) Что используется в качестве исходных данных при построении пространственных полей методом FEM? 1. Отображаемые на экране дисплея результаты МКЭ-анализа. 2. Конечно-элементные объекты. 3. Координаты узлов. 4. Связи элементов. 5. Список результатов решения. 28) Для чего используются пространственные поля, построенные методом FEM? 1. Для нанесения результатов одного анализа на другой. 2. Для нанесения данных одной сетки на другую. 3. Для описания изменения нагрузки во времени в динамическом анализе. 4. Для выполнения теплового анализа. 5. Для решения нелинейных задач. |