Ansys руководство пользователя

Построение модели

Построение конечно-элементной модели требует от пользователя значительно больших затрат времени, чем другие части анализа. В начале рекомендуется ввести имя задачи и заголовок задачи. Затем, используя препроцессор (PREP7) определить тип элементов, реальные константы и геометрию модели.
Введение имени задачи и заголовка задачи не обязательно, но желательно. Для того, чтобы ввести имя задачи можно набрать команду в командной строке
/FILENAME
или воспользоваться интерфейсом:

Определение типов элементов

Библиотека элементов ANSYS содержит более чем 100 различных типов. Каждый тип элемента имеет номер и префикс, что позволяет идентифицировать элемент, например BEAM4, PLANE77, SOLID96 и т. д.
Тип элементов определяет следующие параметры:
Число степеней свободы (включая механику, тепло, магнетизм и т. д.)
Линии элемента могут занимать либо двумерное, либо трехмерное пространство. Например, элемент BEAM4 имеет 6 механических степеней свободы (UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ), расположен на линии и может быть моделирован в трехмерном пространстве. PLANE77 имеет «температурные» степени свободы, является восьми узловым элементом и может моделировать только двумерное пространство.
Для определения типа элемента нужно зайти в препроцессор. Вы определяете тип элемента по имени, и ему присваивается номер для ссылок. Например, если вы определили два типа элемента BEAM4 и SHELL63, то этим типам присваиваются номера 1 и 2 соответственно. Для определения типа элемента необходимо выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > ELEMENT TYPE > ADD / EDIT / DELETE > ADD.
При определении типа элемента иногда необходимо определить некоторые его свойства (опции). Многие типы элементов имеют дополнительные опции (KEYOPTs) и называются KEYOPT(1), KEYOPT(2) и т. д.  Например, KEYOPT(9) для BEAM4 позволяет вам выбирать результаты, определенные в промежутках между элементами.
При построении модели, для того, чтобы некоторые элементы обладали определенными опциями необходимо выполнить: MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ELEMENTS > ELEMENTS
ATTRIBUTES

Усеченный метод.

Усеченный метод позволяет вам сокращать размер задачи путем использования главных степеней свободы системы и сокращенных матриц. После расчета перемещений по главным степеням свободы решение может быть расширено для первоначального, полного набора степеней свободы. Преимущества этого метода:
Он работает быстрее и является менее «дорогим» по сравнению с полным методом;
Он учитывает эффект предварительного нагружения;
Недостатки этого метода:
В первом шаге вычисляются только перемещения по главным степеням свободы. Во втором шаге определяются полные перемещения и напряжения;
Нагрузки элементов (давление, температура) не учитываются;
Все нагрузки могут прикладываться только к главным степеням свободы, выбранных пользователем. (Это ограничивает применение твердотельных нагрузок);

Задание реальных констант элементов

Реальные константы элементов – это свойства типов элементов. Например, реальные константы для BEAM3 – двумерного элемента является площадь (AREA), момент инерции (IZZ), высота сечения (HEIGHT), коэффициент при сдвиге (SEARZ),  начальная деформация (ISTRN), и масса на единицу длины. Не все типы элементов требуют реальных констант и наоборот, различные элементы одного типа имеют различные значения реальных констант. Как и типы элементов, каждый набор реальных констант имеет свой номер. Для определения реальных констант необходимо выполнить:
MAIN
MENU > PREPROCESSOR > REAL CONSTANT > ADD.
При построении модели необходимо определенной линии, поверхности или объему присвоить определенные реальные константы. Для этого нужно выполнить: MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ELEMENTS > ELEMENTS ATTRIBUTES.
Для проверки значений реальных констант используются команды печати:
UTILITY MENU > LIST > ELEMENTS > ATTRIBUTES +REAL CONSTANT
UTILITY MENU > LIST > ELEMENTS > ATTRIBUTES
UTILITY MENU > LIST > ELEMENTS > NODES+ATTRIBUTES
UTILITY MENU > LIST > PROPERTIES >  ALL REAL CONSTANT
Для рисования типов элементов используются команды:
UTILITY MENU > PLOTCTRL > STYLE >  SIZE AND SHAPE
UTILITY MENU > PLOT > ELEMENTS

Использование процедуры определения поперечных сечений

Если для построения модели используются элементы BEAM188 или BEAM189, то можно использовать:
 MAIN MENU > PREPROCESSOR > SECTIONS > BEAM > COMMON SECTIONS. При этом реальные константы автоматически запишутся в базу данных. Для других типов балочных элементов данной командой можно пользоваться лишь для вычислений, а вводить реальные константы придется вручную.
                  1.5 Определение свойств материалов.
Большинство элементов требуют введения свойств материалов. Свойства могут быть:
Линейными или не линейными;
Изотропными, ортотропными, или анизотропными;
Независимыми от температуры или зависимыми от температуры.
Также как типы элементов и реальные константы, каждому набору свойств материалов элементов присваивается номер. Для определения свойств изотропного материала необходимо выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > ISOTROPIC .
При построении модели той или иной группе элементов требуется присвоить определенные свойства материалов. Для этого нужно выполнить:
 MAIN MENU > PREPROCESSOR > ATTRIBUTES > DEFINE >DEFAULT ATTRIBUTES .
Или
MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ELEMENTS > ELEMENTS ATTRIBUTES.

Метод суперпозиции мод.

Метод суперпозиции мод основан на суммировании факторов собственных мод из модального анализа. Его преимущества:
Он работает быстрее, чем полный и усеченный методы для большинства задач;
Нагрузки на элементы, приложенные в (предшествующем) модальном анализе могут быть приложены в гармоническом анализе с помощью команды LVSCALE;
Он позволяет «сгущать» решение в диапазонах собственных частот конструкции. Это позволяет получить более точные кривые реакции;
Эффекты предварительного нагружения могут быть учтены;
Этот метод учитывает модальное демпфирование (как функцию частоты).
Недостатки метода:
Не нулевые заданные перемещения не применяются;
Когда используется программа POWER DYNAMICS для нахождения собственных частот (модальный анализ) начальные условия не могут иметь предварительно приложенных нагрузок.
Все три метода имеют общие ограничения:
Все нагрузки должны иметь синусоидальный закон изменения во времени;
Все нагрузки должны иметь одну и ту же частоту;
Нелинейности не учитываются;
Переходные режимы не рассчитываются.
Вы можете обойти некоторые из этих ограничений применением нестационарного динамического анализа с гармоническими нагрузками, представленными как функция времени.
2. Решение задачи гармонического анализа.
Вначале мы приведем подробное описание гармонического анализа с использованием полного метода, а затем приведем различия для усеченного метода и метода суперпозиции мод.
Процедура решения задачи состоит из трех основных этапов:
1. Построение модели.
2. Приложение нагрузок и получение решения.
3. Оценка результатов.
Построение модели. На этом этапе вы определяете имя задачи, заголовок задачи затем, используя препроцессор, определяете тип элементов, реальные константы, свойства материалов и геометрию модели.
Примечание 1) При гармоническом анализе учитывается только линейное поведение модели. Нелинейные элементы будут интерпретироваться как линейные. Например, если вы включили в модель контактные элементы, их жесткость рассчитывается на начальном этапе, и не изменяется в дальнейшем.

  Примечание 2) Должны быть обязательно определены модуль упругости EX (или жесткость в любой другой форме) и плотность (DENS) (или массы). Свойства материалов должны быть линейные изотропные или ортотропные, температурно-зависимые или постоянные. Нелинейные свойства материалов игнорируются.
2.1. Приложение нагрузок и получение решения.
На этом этапе вы определяете тип анализа и его опции, прикладываете нагрузки, определяете опции шагов нагрузки и инициируете решение.
 Максимальная реакция системы будет находиться на частотах, совпадающих с ее собственными частотами. Перед решением задачи гармонического анализа полезно определить собственные частоты из модального анализа.
1. Войдите в режим решения с помощью команды /SOLU или в интерфейсе: Main Menu > Solution
2. Определите тип анализа и его опции (табл. 2.1)
Тип анализа и его опции.

Использование файлов библиотеки материалов

Хотя вы можете определить свойства материалов для каждого типа анализа, ANSYS содержит библиотеки материалов. Каждый материал имеет свой библиотечный файл.  Имя файла имеет, например структуру: STEEL.SI_MPL. В ANSYS библиотека расположена по адресу C:\Ansys55\Matlib. Для записи свойств материала в библиотеку выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > MAT. LIBRARY> LIB PATH
Для чтения файла материалов из базы данных надо выполнить
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > MAT. LIBRARY> IMPORT LIB
Если модель имеет линейные свойства материала, то вводится только значение модуля упругости по оси X –EX.
Для определения температурной зависимости свойств материала необходимо выполнить:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > PROP TYPE .
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > TEMP TABLE
Или
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > GENER TEMP
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > TEMP TABLE>PROP TAB.
Для построения графика и распечатки используются команды
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > GRAF
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > LIST.

Использование преимуществ симметрии

Многие объекты имеют различные виды симметрии. Это может быть повторяющаяся симметрия (например, охлаждающие ребра на длинной трубе), отраженная симметрия, или осевая симметрия. Когда объекты симметричны в некотором аспекте (геометрия, нагрузки, свойства материалов, закрепления) можно существенно снизить сложность модели.

2.8 Некоторые рекомендации по осесимметричным системам.
Некоторые системы, имеющие симметрию относительно центральной оси называются осесимметричными. Примером могут служить цилиндр, конус, круглая пластина и т. д. Пространственные системы могут быть представлены в двумерной форме. Результаты, полученные в двумерном осесимметричном анализе более точны, чем результаты соответствующего трехмерного анализа.
В основном, полностью осесимметричная модель должна иметь только осесимметричные нагрузки. В том случае, когда нагрузки не осесимметричны, используется специальный тип элементов – осесимметричные гармонические элементы. Некоторые рекомендации:
Ось симметрии должна быть совмещена с глобальной координатой Y.
Отрицательные значения координат узлов по оси X не допустимы.
Направление оси Y соответствует осевому направлению, направление оси X – радиальному направлению, Ось Z соответствует окружному направлению.
Для построения осесимметричных моделей используют подходящие модели плоских тел с KEYOPT(3)=1 или осесимметричные оболочки. Могут быть также включены кроме осесимметричных твердотельных элементов и оболочек, различные другие связующие, контактные, комбинированные и поверхностные элементы. (Программа не будет реализовывать эти «другие» элементы без осесимметричных твердых тел или оболочек) Если Руководство по элементам ANSYS не приводит осесимметричное применение какого либо типа элемента, то не следует его использовать для построения модели.
Для осесимметричных гармонических моделей используются только осесимметричные гармонические элементы. Элементы SHELL51и SHELL61 не могут лежать на глобальной оси Y.
Для моделей, содержащих двумерные твердотельные элементы, в которых важны эффекты сдвига, обычно принимают два элемента по толщине.

2.9. Насколько подробную модель нужно составлять? 
Малые детали, не оказывающие существенного влияния на расчет, обычно не включаются в твердотельную модель, так как они будут только усложнять ее. Хотя, для некоторых систем «малые» детали, такие как скругления или отверстия могут быть источником концентрации напряжений и имеют существенное значение для точности расчета.
В некоторых случаях только небольшое количество второстепенных деталей будет нарушать симметрию системы. Вы можете иногда пренебречь этими деталями, или наоборот, рассматривать их как симметричные. В каждом случае нужно взвешивать выигрыш от упрощения модели по сравнению со снижением точности расчета.
2.10 Определение приемлемой плотности разбиения
Вопрос, который часто задают в конечно-элементном анализе: на сколько мелко должно быть разбиение для получения приемлемых хороших результатов? К несчастью, не возможно дать окончательный ответ на данный вопрос. Вы должны решить этот вопрос самостоятельно. Некоторые рекомендации, которые вы можете использовать для ответа на этот вопрос:
Используйте адаптивное разбиение. Эта технология возможна только для линейных статических систем или для стационарных тепловых задач. Адаптивное разбиение возможно только для твердотельного моделирования.
Сравните результат предварительного анализа с экспериментом или известным точным аналитическим решением. Переопределите разбиение в регионах, где расхождение между точным решением и результатом расчетов особенно велико. Для этого применяются команды NREFINE, EREFINE, KPEFINE, LREFINE, AREFINE. Или через интерфейс MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING > MODIFY MESH > REFINE AT – ENTITY TYPE.
Подготовьте пробную задачу, используя приемлемое разбиение. Решите эту задачу заново, используя двойное количество элементов в критичном регионе, и сравните результаты двух решений. Если два разбиения дают приблизительно равные результаты, то первоначальное разбиение было приемлемым. Если результаты существенно отличаются друг от друга, то требуется более точное разбиение.


Если проверка вашей модели показывает, что только часть вашей конструкции требует тонкого разбиения, ее можно принять как подконструкцию. Плотность разбиения очень важна. При слишком грубом разбиении результаты могут содержать серьезные ошибки. Если разбиение слишком тонкое, то решение задачи займет слишком много времени.
3. Системы координат
ANSYS имеет несколько типов координатных систем, каждая из которых используется для определенных случаев:
Глобальная или локальная система координат используется для размещения геометрии в пространстве.
Координатная система типа DISPLAY, определяет систему, которой показываются геометрические параметры.
Система координат узлов, зависящая от степени свободы каждого узла
Система координат элементов, определяющая их ориентацию, свойства материалов, результаты расчета.
Во многих случаях бывает необходимо установить собственную систему координат, которая связана с глобальной системой. Такие системы координат, определяемые пользователем, называются локальными системами координат. Действия для определения локальной системы координат приведены в таблице

Действие	Команда	Интерфейс
Определение локальной системы координат	LOCAL	UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS  > AT SPECIFIED LOC
Определение локальной системы координат в зависимости от существующих узлов	CS	UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS  > BY  3  NODES
Определение локальной системы координат в зависимости от существующих точек	CSKP	UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS  > BY  3  KEYPOINTS
Определение локальной системы координат, центрированной относительно начала рабочего поля	CSWPLA	UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > CREATE LOCAL CS  >  AT  WP ORIGIN
Определение локальной системы координат, в функции от активной системы координат	CLOCAL	Не имеет аналогов в интерфейсе.
Уничтожение локальной системы координат	CSDELE	UTILITY MENU > WORKPLANE >LOCAL COORD SYSTEMS > DELETE LOCAL CS
Распечатка статуса глобальной и локальной систем координат	CSLIST	UTILITY MENU > LIST> OTHER >LOCAL COORD SYSTEMS

<


Как только определена локальная система координат, она становится активной, и ей присваивается идентификационный номер. Всего может быть создано 11 систем координат, но только одна из них может быть активной. Для активизации одной из глобальных координат, или нескольких ранее определенных локальных систем производятся действия, приведенные в таблице
 

Действие	Команда	Интерфейс
Активизация глобальной прямоугольной системы	CSYS	UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO GLOBAL CARTESIAN
Активизация глобальной цилиндрической системы	CSYS	UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO GLOBAL CYLINDRICAL
Активизация глобальной сферической системы	CSYS	UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO GLOBAL SHERICAL
Активизация локальной системы	CSYS	UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO SPECIFIED COORD. SYST.
Активизация рабочего поля	CSYS	UTILITY MENU > CHANGE ACTIV CS TO WORKING PLANE

4. Рабочее поле
Воображаемая плоскость, проходящая через выделенную точку или узел, называется рабочим полем. Вы можете определить только одно рабочее поле. Действия для определения рабочего поля приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Определение рабочего поля с помощью трех точек и помещение их на плоскость, нормальную к плоскости взгляда	WPLANE	UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > XYZ LOCATIONS
Определение рабочего поля с помощью трех узлов и помещение их на плоскость, нормальную к плоскости взгляда	NWPLAN	UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > NODES
Определение рабочего поля с помощью трех точек и помещение их на плоскость, нормальную к плоскости взгляда	KWPLAN	UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > KEYPOINT
Определение рабочего поля, перпендикулярного  линии, проходящего через точку	LWPLAN	UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > PLANE NORMAL TO LINE
Определение рабочего поля координатами X,Y или RJ на существующей координатной системе	WPCSYS	UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > ACTIVE COORD. SYS.
Определение рабочего поля координатами в глобальной прямоугольной системе координат	WPCSYS	UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > GLOBAL CARTESIAN
Определение рабочего поля координатами в местной системе координат	WPCSYS	UTILITY MENU > WORKPLANE > ALIGN WP WITH > SPECIFIED COORD. SYS.
Распечатка стиля рабочего поля	WPSTYL stat	UTILITY MENU >LIST>STATUS> WORKINGPLANE

<


Вы можете перенести рабочее поле в новое место, используя следующие методы.
 

Действие	Команда	Интерфейс
Перенос рабочего поля в среднюю точку между существующими точками	KWPAVE	UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO KEYPOINT
Перенос рабочего поля в среднюю точку между существующими узлами	NWPAVE	UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO NODES
Перенос рабочего поля в начало глобальной системы координат	WPAVE	UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO GLOBAL ORIGIN
Перенос рабочего поля в начало активной системы координат	WPAVE	UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO  ORIGIN ACTIVE CS
Перенос рабочего поля c координатами X,Y Z	WPAVE	UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP TO  XYZ LOCATIONS
Смещение рабочего поля на некоторую величину	WPAVE	UTILITY MENU > WORKPLANE > OFFSET WP BY INCREMENTS

5. Сравнение методов твердотельного моделирования и непосредственной генерации
Вы можете использовать два различных метода для построения модели: твердотельное моделирование и непосредственная генерация. В твердотельном моделировании вы описываете геометрические границы модели, устанавливаете контроль над размером и формой элементов, и затем запускаете ANSYS программу для автоматической генерации всех узлов и элементов. Наоборот, по методу прямой генерации вы определяете положение каждого узла и форму каждого элемента. Хотя некоторая автоматическая генерация данных возможна, метод непосредственной генерации является «ручным методом», в котором необходимо контролировать номера узлов, и для сложных моделей может служить источником ошибок.
Преимущества твердотельного моделирования заключаются в следующем:
Более применимо для больших и сложных моделей, в особенности трехмерных;
Позволяет работать со сравнительно небольшим объемом исходных данных;
Позволяет применить геометрические операции (такие, как вытягивание и вращение), что невозможно для узлов и элементов;
Поддерживает использование «примитивов» в виде площадей и объемов, таких как многоугольные поверхности и цилиндрические объемы, а также булевские операции (пересечение, вычитание и т. д.) при конструировании модели по методу «сверху вниз»;
 При твердотельном моделировании значительно легче модифицировать геометрию

Поверхности

С помощью поверхностей моделируются пластины и объемные осесимметричные тела. Поверхности предполагают использование поверхностных элементов и позволяют построить объемы.

Действие		Команда		Интерфейс
Определение поверхности		A		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARBITRARY > THROGHT KPs.
Определение поверхности через линии периметра		AL		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARBITRARY > BY LINES.
Генерация поверхности «переносом» линии вдоль определенной оси		ADRAG		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ALONG LINES.
Генерация поверхности вращением линии относительно оси		AROTAT		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ABOUT AXIS.
Генерация филлетной поверхности при пересечении двух поверхностей		AFILLT		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > AREA FILLET
Генерация поверхности с помощью направляющей линии		ASKIN		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARBITRARY > BY SKINNING.
Создание поверхности путем отклонения от существующей плоскости (эффект надувания)		AOFFST		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARBITRARY > BY OFFSET.
Генерация дополнительной поверхности от существующих поверхностей		AGEN		MAIN MENU > PREPROCESSOR > COPY > AREAS
		AGEN		MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY > AREAs
Генерация поверхностей от существующих поверхностей симметричным отражением		ARSYM		MAIN MENU > PREPROCESSOR > REFLECT > AREAS
Перенос поверхности в другую систему координат		ATRAN		MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY >TRANSFER COORD> AREAS
Копирование части поверхности		ASUB		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARBITRARY > OVERLAID ON AREA
Печать поверхностей		ALIST		UTILITY MENU> LIST > AREAS
Печать поверхностей				UTILITY MENU > LIST > PICKED ENTITIES>AREAS
Рисование поверхности		APLOT		UTILITY MENU> PLOT > AREAS
Рисование поверхности		APLOT		UTILITY MENU > PLOT > SPECIFIED ENTITIES > AREAS
Выбор плоскостей		ASEL		UTILITY MENU> SELECT > ENTITIES
Удаление неразбитых поверхностей		ADELE		MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE >  AREAS AND BELOW
Удаление неразбитых поверхностей		ADELE		MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE >  AREAS ONLY
Нумерация поверхностей		PNUM, AREA		UTILITY MENU > PLOTCTRL > NUMBERING
Расчет геометрических характеристик		ASUM		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > CALC. GEOM. ITEM

<



                                                                                                  


6.4 Объемы.
Объемы представляют трехмерные объекты и применяются только тогда, когда используются объемные элементы. Большинство команд для построения объемов будут еще автоматически генерировать примитивы низших уровней: линии и поверхности.

Действие	Команда	Интерфейс
Определение объемов с помощью точек	V	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARBITRARY > THROGHT KPs.
Генерация объемов, заданных граничными поверхностями		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARBITRARY > BY AREAS
Генерация объемов методом вытягивания вдоль линии	VDRAG	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ALONG LINES.
Генерация объемов вращением поверхности относительно осей	VROTAT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ABOUT AXIS.
Генерация объемов уступом к поверхности в направлении положительной нормали к поверхности	VOFFST	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ALONG NORMAL
Генерация объемов выдавливанием через определенную поверхность в активной системе координат	VEXT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > BY XYZ OFFSET

                                                         
VOFFST, NAREA, DtST                                                 VEXT, NA1, NA2, NtNC, OX, DY, DZ, RX, RY, RZ
Если площадь, используемая для создания объема (с помощью команд VROTAT, VEXT, VOFFST  или VDRAG)  является разбитой, и разбиение будет использоваться как основа для разбиения объема см. рис. 6.2 (сравните эту команду с командой VSWEEP) сделайте следующие шаги.
1. Разбейте площадь, которая должна быть экструзирована с использованием оболочечных элементов.


2. Выберите подходящие объемные элементы командой ET , активизируйте TYPE.
3. Выберите желаемое число делений в вытягивании, вращении и т. п. (Аргумент NDIV в команде ESIZE). Если используется команда VDRAG, введите число делений элементов на линии командой LESIZE или ESIZE, NDIV.
4. Введите одну из команд VROTAT, VEXT, VOFFST, VDRAG.
Вогнутые поверхности (см. команду ACCAT) или поверхности, имеющие вогнутые линии не могут быть вытянуты. Вы можете разбить поверхность  в ограниченном пространстве вокруг вогнутой линии, затем удалить вогнутую линию и окончательно вытянуть поверхность в разбитый объем.
Если атрибуты поверхности определены командой AATT, то противоположная сторона, полученная с помощью команд VEXT, VOFFST, VROTAT,   или VDRAG будет иметь те же атрибуты. (То есть атрибуты основной поверхности будут скопированы на противоположную поверхность). Только противоположная сторона будет иметь те же самые атрибуты, а смежные поверхности – нет.
Для генерации разбитых объемов из двумерных моделей используются следующие команды.
  

Действие	Команда	Интерфейс
Генерация разбитых объемов	EXTOPT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ELEM. EXT. OPT
Генерация разбитых объемов	EXTOPT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MESH > VOLUME SWEEP – SWEEP OPT

Опции команды EXOPT позволяют переносить атрибуты материала, реальные константы, и атрибуты координатных систем элемента для построения объемных элементов. Опции контроля команды EXOPT содержат следующее:
Когда используются команды VROTAT, VEXT, VOFFST  или VDRAG вы можете установить контроль переноса атрибутов материала, реальных констант и атрибутов координат элементов основной поверхности к разбитым объемным элементам. (когда используется команда VSWEEP, для созданных объемов, используется команда VATT для переноса атрибутов перед вытягиванием.
Когда используются команды VROTAT, VEXT, VOFFST  или VDRAG вы можете очистить разбиение основной поверхности, когда генерация объема выполнена (когда используется команда VSWEEP разбиение поверхности чистится, когда вытягивание объема закончено).


Наполнение существующих неразбитых объемов элементами вытягиванием разбиений существующих поверхностей выполняется с помощью команды:
VSWEEP  или через интерфейс:
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MESH > VOLUME SWEEP – SWEEP
Когда используются команды VROTAT, VEXT, VOFFST  или VDRAG для вытягивания разбитой поверхности в разбитый объем одновременно идет построение объема и его разбиение. Наоборот, когда используется команда VSWEEP используется существующий неразбитый объем. Применение команды VSWEEP особенно  эффективно, когда импортируется модель, построенная в CAD программе.
6.4.1 Генерация объемов от существующих объемов.
 

Действие	Команда	Интерфейс
Генерация дополнительного объема от существующих объемов	VGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > COPY > VOLUMES
Генерация дополнительного объема от существующих объемов	VGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFY > VOLUMES
Генерация дополнительного объема от существующих объемов симметричным отражением	VSYMM	MAIN MENU > PREPROCESSOR > REFLECT > VOLUMES
Перенос объема в другую координатную систему	VTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFY > TRANSFER COORD>VOLUMES
Печать выделенных объемов	VLIST	UTILITY MENU > LIST > PICKED ENTITIES>VOLUME
Печать всех объемов	VLIST	UTILITY MENU > LIST > VOLUME
Рисование выделенных объемов	VPLOT	UTILITY MENU > PLOT > SPECIFIED ENTITIES > VOLUMES
Рисование всех объемов	VPLOT	UTILITY MENU > PLOT > VOLUMES
Выбор объемов	VSEL	UTILITY MENU> SELECT > ENTITIES
Удаление объемов	VDELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE >  VOLUME AND BELOW
Удаление объемов	VDELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE >  VOLUMES ONLY

Нужно иметь ввиду, что
Только неразбитые поверхности могут быть переопределены или удалены.
Некоторые геометрические примитивы и логические команды могут использоваться для генерации объемов или их модернизации.


7. Построение модели «сверху вниз»
  7.1 Что такое примитив?
Геометрический примитив, обычно используемый в твердотельном моделировании ( сфера или призма) может быть построен одной командой в ANSYS. Так как примитив является объектом высшего порядка, он может быть построен без первоначального определения точек. Программа автоматически строит необходимые объекты низшего порядка, включая точки. Геометрические примитивы строятся внутри рабочего поля.
 

Действие	Команда	Интерфейс
Построение прямоугольной поверхности на рабочем поле	RECTNG	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > RECTANGLE > BY DIMENSION
Построение прямоугольной поверхности на рабочем поле с угловыми точками	BLC4	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > RECTANGLE > BY 2 CORNER
Построение прямоугольной поверхности на рабочем поле через центр и угловые точки	BLC5	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > RECTANGLE > BY СENTER & CORNER
Построение круглой поверхности в начале рабочего поля	PCIRC	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CIRCLE > BY DIMENSION
Построение круглой поверхности в некоторой точке рабочего поля	CYL4	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CIRCLE > ANNULUS MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CIRCLE > PARTIAL ANNULUS MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CIRCLE > SOLID CIRCLE
Построение круглой поверхности с помощью конечной точки	CYL5	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CIRCLE > BY END POINT
Построение многоугольника относительно начала рабочего поля	RPOLY	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > BY CIRCUMSCR RAD MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > BY INSCRIBED RAD MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > BY SIDE LENGHT
Построение  правильного многоугольника в произвольной точке рабочего поля	RPR4	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > HEXAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > OCTAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > PENTAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > SEPTAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > SQUARE MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > POLYGON > TRIANGLE

<


Вы можете построить многоугольную поверхность, используя команду POLY . Команде POLY должна предшествовать команда PTXY. Вы не сможете воспользоваться командой POLY в интефейсе.
Следует иметь в виду, что:
Поверхности, созданные при помощи команд, описанных выше, будут находиться на рабочем поле и будут ориентированы в соответствии с координатной системой рабочего поля. Примитивы поверхности должны иметь площадь больше нуля. Нельзя построить вырожденную поверхность в виде линии.
Промежуток между двумя соприкасающимися примитивами будет выглядеть прерывистым в конечно-элементной модели, если не применить команды NUMMRG, AADD, AGLUE.
Когда вы определяете круговой сегмент круглого геометрического примитива PCIRC и CEL4, угловой сектор начинается на алгебраически меньшем угле, продолжается в положительном направлении и заканчивается на большем угле. (Вводятся THETA 1 и THETA 2 в этих командах).

Построение объемных объектов

Действие		Команда		Интерфейс
Построение параллелепипеда в координатной системе рабочего поля		BLOCK		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > BLOCK > BY DIMENSION
Построение параллелепипеда с помощью угловых точек		BLC4		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > BLOCK > BY 2 CORNER & Z
Построение параллелепипеда с помощью центра и угловых точек		BLC5		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > BLOCK > BY CENTR, CORN, Z
Построение цилиндрического объема, центрированного относительно центра рабочего поля.		CYLIND		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CYLINDER > BY DIMENSION
Построение цилиндрического объема, в некоторой точке  рабочего поля.		CYL4		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CYLINDER > HOLLOW CYLINDER MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CYLINDER >  PARTIAL CYLINDER MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CYLINDER >  SOLID CYLINDER
Построение цилиндрического объема с помощью последней точки		CYL5		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CYLINDER> BY END PTs & Z
Построение правильных призматических объемов в начале рабочего поля		RPRISM		CREATE > PRISM > BY CIRCUMSCR RAD MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM > BY INSCRIBED RAD MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM> BY SIDE LENGHT
Построение правильного призматического объема в произвольной точке рабочего поля		RPR4		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM > HEXAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM > OCTAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM  > PENTAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM  > SEPTAGON MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM  > SQUARE MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > PRISM  > TRIANGLE

<

Для построения произвольного призматического объема, расположенного на рабочем поле используется команда PRISM. Команде PRISM должна предшествовать команда PTXY (вы не можете использовать эту команду в интефейсе)
7.3 Построение сферы и сферического сегмента.
 

Действие	Команда	Интерфейс
Построение сферического объема, центрированного относительно начала рабочего поля	SPHERE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPHERE > BY DIMENSION
Построение сферического объема в произвольной точке рабочего поля	SPH4	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPHERE > HOLLOW SPHERE MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPHERE > SOLID SPHERE
Построение сферического объема по диаметру и точке	SPH5	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPHERE > BY END POINT
Построение конического объема, центрированного относительно начала рабочего поля	CON4	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > CONE > BY PICKING
Построение тора или тороидального сектора	TORUS	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE >TORUS

Команда TORUS с операндами имеет вид: TORUS, RAD1, RAD2, RAD3, THETA1, THETA2. Для построения полного тора не указываются углы THETA1 и THETA2. Указываются три значения радиуса: RAD1 – внутренний радиус тороидальной трубы, RAD2-наружный радиус тороидальной трубы, RAD3- Средний радиус тора.
Если вы хотите построить сплошной тор- то введите внутренний радиус равный нулю.
7.4 «Лепка» модели с помощью логических операций
Булевская (логическая) алгебра используется для комбинирования наборов данных, используя такие логические операции, как пересечение, объединение, вычитание и т.д. ANSYS позволяет применять логические операции к твердотельной модели для более эффективной ее модификации.
  Можно применять логические операции почти ко всем твердотельным конструкциям, если они были построены методом «снизу вверх» или «сверху вниз». Исключение составляют только модели, построенные из вогнутых поверхностей. Некоторые логические операции не могут быть применимы к объектам, содержащим вырождение.


Все твердотельные нагрузки и атрибуты элементов должны быть определены после всех логических операций. Если вы используете логику для модификации существующей модели, вы должны переопределить атрибуты элементов и твердотельные нагрузки. В этой главе обсуждаются различные пути, в которых вы можете использовать булевские операции для модификации модели.
Выбор опций булевских операций производится с помощью команды BOPTN или через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE >SETTINGS
7.4.1 Хранить или не хранить?
Когда вы подготовите булевские операции на двух или более объектах, вы столкнетесь с проблемой сохранения первоначального объекта. Вы можете решить этот вопрос с помощью опции KEEP  команды BOPTN, как показано на рисунке.
BOPTN, KEEP, YES, AREA,
1,2
BOPTN, KEEP, NO


Булевские операции на объектах низшего уровня, соприкасающихся с объектами высокого уровня допустимы. Булевские операции не могут быть применимы к разбитым объектам. Вы должны очистить разбиение перед применением булевских операций.
Другие полезные установки команды BOPTN
Опция NWARN команды BOPTN, позволяет контролировать вывод предупреждающих сообщений. Если булевская операция не эффективна, то в предупреждающем сообщении будет содержаться 0. Если опция NWARN=1, то будут подавляться сообщения об ошибках. Значение –1 позволяют полностью выводить сообщения об ошибках. По умолчанию NWARN=0.
7.4.2 Пересечения
Пересечения определяют новый набор объектов, являющийся общим для каждого из объектов, включаемых в операцию. Другими словами, пересечения представляют собой область пересечения двух и более объектов. Новый набор может иметь такую же размерность, что и первоначальный объект или меньше. Например, пересечение двух линий может быть точка (или набор точек), или это может быть линия, или набор линий. Команды получения новых объектов при помощи пересечений приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Пересечение линий	LINL	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > COMMON LINES
Пересечение поверхностей	AINA	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > COMMON AREAS
Пересечение объемов	VINV	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > COMMON VOLUMES
Пересечение линии с поверхностью	LINA	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > LINE WITH AREA
Пересечение поверхности с объемом	AINV	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > AREA WITH VOLUME
Пересечение линии с объемом	LINV	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > LINE WITH VOLUME

<


    








7.4.3 Парные пересечения
Парные пересечения определяют новый набор объектов, которые получаются перекрытием набора объектов, включенных в данную операцию. Другими словами,  парные пересечения представляют регион перекрытия последних двух объектов. Новый набор может иметь ту же самую размерность или ниже, чем первоначальный объект. Например, результатом парного пересечения набора линий могут быть точки или набор точек. Команды булевских двойных пересечений приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Парное пересечение линий	LINP	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > PAIRWISE-LINES
Парное пересечение поверхностей	AINP	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > PAIRWISE- AREAS
Парное пересечение объемов	VINP	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > INTERSECT > PAIRWISE VOLUMES

Операции парных пересечений приведены на рисунках 






7.4.4 Сложение
Сложение объектов определяет новый объект, включающий все части оригиналов. (Эта операция известна в математике как объединение или суммирование). Результатом операции является объект, не имеющий внутренних границ. В ANSYS только компланарные поверхности или объемы могут подвергаться операции сложения. Слагаемые поверхности могут иметь отверстия внутри поверхности, имеющие замкнутые контуры. Основные команды сложения приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Сложение поверхностей	AADD	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > ADD>AREAS
Сложение объемов	VADD	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > ADD>VOLUMES

 


7.4.5 Вычитание
Если вы вычитаете один объект (Е2) из другого (Е1) вы будете получать один из двух результатов: или вы будете получать новый объект  (Е1-Е2 ÞЕ3), той же самой размерности, что  Е1, не перекрытой Е2. Если перекрытие является меньшей размерности, то вы будете просто делить Е1 на два или больше новых объектов (Е1-Е2ÞЕ3 и Е4)
Если командное поле SEPO команды вычитания содержит несколько пробелов, объект результата вычитания будет линией с общей конечной точкой, или поверхностью с общей граничной линией, или объемом с общей границей в виде поверхности. Если командное поле установлено «SEPO”, то результирующий объект будет не длиннее части общей границы, но будет иметь определенные границы. Этот оператор не важен, если перекрытие объектов не делит один из  первоначальных объектов самое меньшее на две линии, две поверхности, или на два объема. Команды вычитания приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Вычитание линии из линии	LSBL	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > SUBTRACT>LINES   MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > SUBTRACT>WITH OPTIONS>LINES MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>LINE BY LINE MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS>LINE BY LINE
Вычитание площади из площади	ASBA	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > SUBTRACT>AREA MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > SUBTRACT>WITH OPTIONS>AREAS MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>AREA BY AREA MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS>AREA BY AREA
Вычитание объема из объема	VSBV	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > SUBTRACT>VOLUMES MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > SUBTRACT>WITH OPTIONS>VOLUMES
Вычитание площадей из линий	LSBA	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>LINE BY AREA MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS>LINE BY AREAS
Вычитание объемов из линий	LSBV	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>LINE BY VOLUME MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS>LINE BY VOLUME
Вычтитание объемов из площадей	ASBV	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>AREAS BY VOLUME MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS>AREAS BY VOLUME
Вычитание линий из площадей	ASBL	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>AREAS BY LINE MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS>AREAS BY LINE Примечание: опция SEPO не применима к данной команде
Вычитание площадей из объемов	VSBA	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>VOLUMES  BY AREA MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS>VOLUMES  BY AREA

<


   Рисунки иллюстрируют команды, приведенные выше














Команду вычитания объектов можно применять в различных случаях. Вы можете вычесть один объект из множества объектов, или множество объектов из одного. Вы также можете вычесть множество объектов из множества объектов. Рисунки 5.38 – 5.45 иллюстрируют эти вычитания.








Как показано в последнем рисунке, вы можете вычесть множество объектов из одного объекта. Все команды вычитания объектов имеют форму eSBe , где «e» представляет множество объектов или единичный объект.
Опция ALL может быть применена в обоих полях в операции вычитания. Если ALL используется в поле команды уменьшаемого, указанный  объект (или объекты), выделенные мышью в поле вычитаемого будут удаляться из всех выбранных объектов. Если ALL использована в поле вычитаемого, все выбранные объекты будут вычитаться из тех, что указаны в поле уменьшаемого. Если ALL используется в обоих полях для вычитания подобных объектов, ничего не будет происходить, результатом будет входной объект.


Опция KEEP(X)  в команде вычитания объектов позволяет вам выборочно оставлять или уничтожать объекты. Например, KEEPA и KEEPL  аргументы команды ASBL позволяют вам сохранять или уничтожать поверхности или линии, используемые в команде ASBL.Это отличается от команды BOPTN, KEEP, VALUE которая требует или сохранять все входные объекты или уничтожать их. Опции KEEPA и KEEPL отменяет предыдущие установки, сделанные в команде BOPTN или действия, выполненные в интерфейсе (MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE >SETTINGS).  Если эти два поля слева пустые, то установки контролируются командой BOPTN. Применение команды BOPTN по умолчанию соответствует уничтожению входных объектов.

7.4.6 Вычитание рабочего поля
Рабочее поле может вычитаться из объектов, деля их на два или более новых объектов. Рабочее поле может вычитаться из линий, поверхностей, объемов, используя команды и действия в интерфейсе, приведенные ниже. Для каждой из этих команд вычитания опция SEPO может быть использована для определения, где полученные объекты будут иметь общие или совпадающие, но отдельные границы. Поле KEEP может быть использовано для сохранения или уничтожения первоначальных объектов, игнорируя установки команды BOPTN.
Рабочее поле часто используется для разрезания существующей модели перед масштабным разбиением. Команды вычитания рабочего поля приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Вычитание рабочего поля из пересекающих его линий	LSBW	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>LINE BY WrkPLANE MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS >LINE BY WrkPLANE
Вычитание рабочего поля из пересекающих его поверхностей	ASBW	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>AREA BY WrkPLANE MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS >AREA BY WrkPLANE
Вычитание рабочего поля из пересекающих его объемов	VSBW	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>VOLU BY WrkPLANE MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>WITH OPTIONS >VOLU BY WrkPLANE

<


 
Рисунки иллюстрируют приведенные выше команды.




7.4.7 Классификация
Классификация похожа на вычитание, исключая что оба первоначальных объекта превращаются в новые объекты. В настоящее время только классификация типа линия-линия возможна в ANSYS. Совершая классификацию линия-линия, нужно использовать команду LCSL. Вы не можете  применить эту команду в интерфейсе.

7.4.8 Перекрытие
Команды перекрытия будут соединять два или больше объектов для построения трех или более объектов, содержащих все части оригиналов. Конечный результат похож на операцию сложения, исключая то, что границы будут построены вокруг зоны перекрытия. Таким образом, операция перекрытия производит несколько сравнительно несложных регионов, по сравнению с единичным сравнительно сложным регионом, построенным операцией сложения. По этой причине, объекты, полученные с помощью операции перекрытия, часто разбиваются лучше, чем объекты, полученные с помощью операции сложения.
Перекрытие происходит правильно, если перекрытые регионы имеют одинаковые размерности с первоначальными объектами. Булевские команды перекрытия приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Перекрытие линий	LOVLAP	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > OVERLAP>LINES
Перекрытие поверхностей	AOVLAP	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > OVERLAP>AREAS
Перекрытие объемов	VOVLAP	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > OVERLAP>VOLUMES

 




7.4.9 Разделение.
Команды разделения будут соединять два или более объектов для получения трех или более объектов, содержащих все части оригиналов. Конечный результат похож на операцию перекрытия, если перекрытие той же самой размерности, как первоначальные объекты. Различие с операцией перекрытия заключается в том, что не перекрытые входные объекты не уничтожаются. Команды разделения приведены в таблице.


   

Действие	Команда	Интерфейс
Разделение  линий	LPTN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > PARTITION>LINES
Разделение поверхностей	APTN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > PARTITION>AREAS
Разделение объемов	VPTN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > OVERLAP>VOLUMES

7.4.10 Склеивание (или соединение)
Склеивание похоже на перекрытие, за исключением того, что оно применяется только для случаев, в которых пересечение между объектами происходит около границ, и оно имеет меньшую размерность, чем первоначальные объекты. Объекты содержат свои индивидуальные свойства (они не «присоединены»), но они становятся соединяемыми в зоне их пересечения. Они «говорят» друг с другом, как показано на иллюстрациях. Команды склеивания приведены в таблице.
 

Действие	Команда	Интерфейс
Генерация новых  линий склеиванием линий	LGLUE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > GLUE>LINES
Генерация новых  поверхностей склеиванием  поверхностей	AGLUE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > GLUE>AREAS
Генерация новых  объемов склеиванием объемов	VGLUE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > GLUE>VOLUMES

7.4.11 Альтернатива булевским операциям
Булевские операции могут иногда быть медленными и «дорогими».  Если вы  можете заменить  булевские операции другими похожими командами, сделайте это. Некоторые из альтернативных процедур, которые могут заменить булевские операции, приведены ниже.
Вытягивание вращение: Сложный призматический или цилиндрический объем может быть определен более эффективно, используя команды VDRAG и VROTAT вместо булевских операций. Хорошим примером может быть модель блока с несколькими отверстиями, просверленными в нем.
Генерация объема вытягиванием площади вдоль некоторой линии


VDRAG
(MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ALONG LINES.)
Генерация цилиндрических объемов вращением поверхности относительно оси.
VROTAT(MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ABOUT AXIS)
Вытягивание и ответвление.
Двумерное поперечное сечение может иметь ответвление или вытянуто в трехмерный объем с использованием команд  VEXT и VOFFST, как описано выше (См. “построение твердотельной модели снизу вверх»).
Для генерации дополнительного объема вытягиванием площади используется команда VEXT (MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > BY XYZ OFFSET)
Для генерации объема в виде отростка от заданной поверхности применяется команда VOFFST (MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ALONG NORMAL)
Использование опций в командах создания примитивов.
Некоторые команды создания примитивов позволяют вам определять сравнительно сложные поверхности в одной команде. Например, вы можете построить полый сферический сегмент с определенной толщиной стенки, используя команду SPHERE  (MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPHERE > BY DIMENSION)
7.4.12 Модернизация после булевских операций
Некоторые булевские команды автоматически улучшают объекты после булевских операций, представляющие собой присоединение низших и высших объектов. Например, если вы используете  команду AADD (MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > ADD>AREAS), чтобы добавить несколько поверхностей вместе к прикрепленным объему, объем будет улучшен путем перемещения первоначальных поверхностей вместе со вновь производимыми поверхностями. Это освобождает вас от работы по удалению объектов высшего порядка (в этом случае объема) и построить его с применением технологии «снизу вверх». Следующие команды производят автоматическое улучшение объектов высшего порядка.

Команда	Объекты, непосредственно изменяемые командами	Объекты, которые могут быть улучшены
AADD	Поверхности	Объемы
ASBA	Поверхности и линии	Поверхности и объемы
ASBV	Поверхности и линии	Поверхности и объемы
ASBL	Поверхности и линии	Поверхности и объемы
LSBL	Линии	Поверхности
LSBA	Линии	Поверхности
LSBV	Линии	Поверхности
LCSL	Линии	Поверхности

<


Модернизация может иметь место, только если булевские операции производят объект, эквивалентный первоначальному объекту. Например, если команда ASBA (MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE>AREA BY AREA) делит поверхности на две части, эти две новых части будут перемещать первоначальную поверхность и соответствующий объем будет модернизирован включением новых поверхностей. Хотя если команда ASBA отрезает куски от первоначальной поверхности (например, для построения отверстия), в этом случае отсутствуют объекты для модернизации. На рис показан пример автоматической булевской модернизации. В этом примере филлетная поверхность (команда AFILLT) (MAIN MENU>PREPROCESSOR>CREATE>AREA FILLET) размещена между двумя пересекающимися объемами. Булевская операция создает филлетную поверхность и еще автоматически модернизирует поверхности объемов, и объемы модернизируются перемещением двух первоначальных поверхностей с четырьмя новыми поверхностями.


7.4.13 Перемещение и копирование объектов твердотельной модели   
Если ваша модель использует повторяющиеся сравнительно сложные поверхности или объемы, вам необходимо создать эту часть только один раз, затем вы можете генерировать копии этой части и размещать эти копии и ориентировать их как это необходимо. Например, продолговатые отверстия в пластине могут быть скопированы и размещены, как показано на рис.


Геометрический примитив может быть значительной «частью». При построении геометрических примитивов их размещение и ориентация будет определяться текущим рабочим полем. Поскольку не всегда практически удобно переопределять рабочее поле для каждого нового примитива, вы должны выбрать более практичный способ построения примитива в произвольном месте и затем перемещать примитив в нужную точку. Конечно, эта операция не ограничивает геометрические примитивы: некоторые объекты твердотельной модели могут быть скопированы или перемещены.


Команды, которые могут быть использованы для перемещения или копирования элементов твердотельной модели включают xGEN, xSUM(M)  и xTRAN. Эти команды будут возможно наиболее полезны для перемещения, вращения и копирования объектов. (копирование объектов высшего порядка будет автоматически копировать все объекты низшего порядка, входящие в него). В дополнение, если копируются элементы (NOELEM=0) , все элементы объектов низшего порядка, связанные с данными элементами будут также скопированы. Вы можете перенести объекты в новую точку, устанавливая опцию IMOVE=1  

Действие	Команда	Интерфейс
Генерация дополнительных точек от существующих	KGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > COPY>KEYPOINTS
Генерация дополнительных линий от существующих	LGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > COPY>LINES MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFI>LINES
Генерация дополнительных поверхностей от существующих	AGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > COPY>AREAS MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFI>AREAS
Генерация дополнительных объемов от существующих	VGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > COPY>VOLUMES MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFI>VOLUMES

 
7.4.14 Генерация объектов способом симметричного отражения
 

Действие	Команда	Интерфейс
Генерация отраженного набора точек	KSYMM	MAIN MENU > PREPROCESSOR > REFLECT>KEYPOINTS
Генерация отраженного набора линий	LSYMM	MAIN MENU > PREPROCESSOR > REFLECT>LINES
Генерация отраженного набора поверхностей	ARSYM	MAIN MENU > PREPROCESSOR > REFLECT>AREAS
Генерация отраженного набора объема	VSYMM	MAIN MENU > PREPROCESSOR > REFLECT>VOLUMES

7.4.15 Перенос  объектов в другую координатную систему
ANSYS производит команды, которые можно записать в виде xTRAN. Соответствующие команды приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Перенос точек в другую координатную систему	KTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFY>TRANSFER COORD>KEYPOINTS
Перенос линий в другую координатную систему	LTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFY>TRANSFER COORD>LINES
Перенос поверхностей в другую координатную систему	ATRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFY>TRANSFER COORD>AREAS
Перенос объемов в другую координатную систему	VTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/MODIFY>TRANSFER COORD>VOLUMES

<


7.4.16 Масштабирование элементов твердотельной модели
Возможно масштабирование определенных объектов в сторону увеличения размеров или уменьшения. Семейство этих команд имеет вид xSCALE и они могут использоваться для масштабирования одиночных объектов и для набора объектов в активной системе координат.
Масштабный фактор применяется для X,Y, Z для каждой из четырех масштабирующих команд. Если вы работаете в цилиндрической системе координат, команды интерпретируются для координат RJZ, соответственно для сферической системы RJj. Команды приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Генерация масштабированного набора точек	KPSCALE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE>SCALE>KEYPOINTS
Генерация масштабированного набора линий	LSSCALE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE>SCALE>LINE
Генерация масштабированного набора поверхностей	ARSCALE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE>SCALE>AREAS
Генерация масштабированного набора объемов	VLSCALE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE>SCALE>VOLUMES

8. Нагрузки твердотельной модели
Вы можете определить нагрузки непосредственно на твердотельной модели перед решением. Таким образом, нагрузки твердотельной модели могут быть определены как перед разбиением на конечные элементы, так и после него.
8.1 Перенос нагрузок
Нагрузки твердотельной модели будут перенесены на конечно-элементную модель автоматически с началом решения, или вы можете перенести их вручную, используя следующие методы.

Действие	Команда	Интерфейс
Перенос твердотельных нагрузок и граничных условий на конечно-элементную модель	SBCTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >LOADS>OPERATE>ALL SOLID LDS MAIN MENU > SOLUTIONS>OPERATE>ALL SOLID LDS
Перенос твердотельных объемных нагрузок на конечно-элементную модель	BFTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >LOADS>OPERATE>BODY LOADS MAIN MENU > SOLUTIONS>OPERATE>BODY LOADS
Перенос твердотельных степеней свободы на конечно-элементную модель	DTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >LOADS>OPERATE>CONSTRAINTS MAIN MENU > SOLUTIONS>OPERATE> CONSTRAINTS
Перенос твердотельных сил на конечно-элементную модель	FTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >LOADS>OPERATE>FORSES MAIN MENU > SOLUTIONS>OPERATE> FORSES
Перенос твердотельных  поверхностных нагрузок на конечно-элементную модель	SFTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >LOADS>OPERATE>SURFACE LOADS MAIN MENU > SOLUTIONS>OPERATE>SURFACE LOADS

 
Твердотельные нагрузки могут быть показаны после того, как будут включены определенные символы нагрузок:
Для показа символов граничных условий используется команда /PBS (выключение масштабирования /VSCKALE перед использованием команды /PBS может оказаться полезным)
Для показа объемных сил в виде контура используется команда /PBF
Для показа поверхностных нагрузок используется команда /PSF
Все эти команды могут быть вызваны через интерфейс: UTLITY MENU>PLOT CTRL>SYMBOLS

Выключение больших символов для узлов и точек

Большие символы для узлов и точек показываются с помощью команды (PSYMB, DOT,1)
Для показа маленьких символов используются следующие методы:
Применяется команда /PSYMB,DOT,0 или через интерфейс UTILITY MENU>PLOTCTRLS>SYMBOLS
8. 3 Выбор формата для графического показа нумераций
Вы можете обозначить длину поля и число точек для нумерации с помощью команды /GFORMAT

Печать нагрузок твердотельной модели

Вы можете распечатать все нагрузки твердотельной модели, или часть их, используя следующие методы:

Действие		Команда		Интерфейс
Печать всех твердотельных нагрузок		SBCLIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>SOLID MODEL LOADS
Печать объемных сил в точках		BFKLIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>BODY LOADS> ON ALL KEYPOINTS UTILITY MENU > LIST >LOADS>BODY LOADS> ON PICKED KPs
Печать закреплений в точках		DKLIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>DOF CONSTRAINTS> ON ALL KEYPOINTS UTILITY MENU > LIST >LOADS>DOF CONSTRAINTS> ON PICKED KPs
Печать закреплений в линиях		DLLIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>DOF CONSTRAINTS> ON ALL LINES UTILITY MENU > LIST >LOADS>DOF CONSTRAINTS> ON PICKED LINES
Печать закреплений на поверхности		DALIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>DOF CONSTRAINTS> ON ALL AREAS UTILITY MENU > LIST >LOADS>DOF CONSTRAINTS> ON PICKED AREAS
Печать всех сил в точках		FKLIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>FORSES> ON ALL KEYPOINTS UTILITY MENU > LIST >LOADS>FORSES> ON PICKED KPs
Печать поверхностных нагрузок на линию		SFLLIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>SURFACE LOADS> ON ALL LINES UTILITY MENU > LIST >LOADS>SURFACE LOADS> ON PICKED LINES
Печать поверхностных нагрузок на поверхность		SFALIST		UTILITY MENU > LIST >LOADS>SURFACE LOADS> ON ALL AREAS UTILITY MENU > LIST >LOADS>SURFACE LOADS> ON PICKED AREAS

8.5 Расчет массовых и инерциальных характеристик
Команды вида xSUM позволяют рассчитывать геометрические характеристики объектов твердотельной модели.
Для очень узкой поверхности или очень тонкого объема, таких для которых, отношение минимального размера к максимальному менее  чем 0,01,  команды ASUM и VSUM производят ошибки.
Для расчета положения центра масс, моментов инерции и т. д. некоторых объектов необходимо выполнить действия, приведенные в таблице

 

Действие	Команда	Интерфейс
Расчет центра масс и моментов инерции набора  выделенных точек	KSUM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>CALC GEOM ITEM> OF KEYPOINTs
Расчет длины, центра масс, моментов инерции и т. д. для выбранных линий	LSUM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>CALC GEOM ITEM> OF LINES
Расчет площади, центра масс, моментов инерции и т. д. для выбранных поверхностей	ASUM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>CALC GEOM ITEM> OF AREAS
Расчет объемов, центра масс, моментов инерции и т. д. для выбранных объемов	VSUM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>CALC GEOM ITEM> OF VOLUMES
Расчет предварительно упомянутых точек, линий, поверхностей и объемных геометрических характеристик	GSUM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>CALC GEOM ITEM> OF GEOMETRY

9. Соображения и предупреждения по твердотельному моделированию.
В процессе твердотельного моделирования полезно понимать основные математические операции, используемые в ANSYS. Эти знания полезны, когда вы сталкиваетесь с вырождением и прерыванием. Например, может возникнуть ошибка «вырождение» в Булевских операциях. Знание математической терминологии поможет в этом случае.
Другими словами, твердотельные объекты математически представляются  упорядоченными параметрическими поверхностями. Упорядоченная параметрическая поверхность содержит две компоненты: параметрическая геометрия и топология. Параметрическая геометрия определяет основные поверхности модели. Термин «параметрическая» означает параметрическое пространство, что математически представляет геометрическое пространство. Для определения параметрической геометрии используется не равномерный рациональный В – сплайн NURBS. Термин топология означают упорядоченные поверхности, используемые в построении модели.
Булевские операции дают возможность применить набор инструментов для построения сложной геометрии при минимальном количестве входных данных, при этом необходимо оценивать ситуации, при которых применение булевских операций будет иметь трудности.       


Булевские операции могут давать ошибки при дегенерации. Дегенерация может возникнуть в результате изменений в геометрии или топологии. Параметрическая дегенерация это результат не совпадения изображения геометрического пространства с параметрическим пространством. Когда параметрическое  изображение не совпадает с геометрическим изображением модели, возникает дегенерация. Например, вершина конуса, единичная точка представленная в геометрической модели представлена кромкой (линией) в параметрическом изображении. Такая точка называется вырожденной кромкой.
Дегенерация этого типа не является вредной. Модели, содержащие вырождение часто используются в булевских операциях, могут успешно разбиваться, и в результате давать правдоподобные результаты.
9.1 Графическая идентификация дегенерации    
Дегенерация в поверхностях и объемах может быть графически идентифицирована, используя методы, приведенные в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Начертить дегенерацию в поверхностях	APLOT,,,, DEGE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>SHOW DEGENERACY> PLOT DEGEN AREAS
Начертить дегенерацию в объемах	VPLOT,,,, DEGE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>SHOW DEGENERACY> PLOT DEGEN VOLUS
Распечатать точки на поверхности, связанные с параметрической дегенерацией	ADGL	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>SHOW DEGENERACY> LIST DEGEN AREAS
Распечатать точки на объеме, связанные с параметрической дегенерацией	VDGL	MAIN MENU > PREPROCESSOR >OPERATE>SHOW DEGENERACY> LIST DEGEN VOLUS

Другой тип дегенерации, встречающийся в булевских операциях, называется «дегенерация границ» или топологической дегенерацией. Этот тип дегенерации производит замкнутые поверхности нулевой площади или оболочки с нулевым объемом. В этом случае программа выдает ошибку. Такая ситуация может возникнуть, например, при преобразовании параллелепипеда в треугольную призму. В этом случае площадь двух граней равна нулю.    


9.2 Прерывание
В основном прерывание возникает от закручивания твердотельной модели. Это может быть результатом комбинации линий LCOMB с несовместимыми или тангенциальными линиями, или в результате импорта модели в формате IGES
Множество твердотельных операций поддерживает объекты, содержащие прерывания. Хотя булевские операции на прямую не поддерживают прерывания, но возможно деление объекта около точки или вдоль линии прерывания. Например, на рисунке показана поверхность, содержащая прерывание и используемая в булевской операции вычитания.


10. Прямая генерация
10.1 Что такое прямая генерация?
Прямая генерация это метод создания модели, при котором определяются узлы и элементы модели непосредственно, т. е. без построения линий, поверхностей, объемов. Не смотря на то, что существует много удобных команд, позволяющих вам копировать, отражать, масштабировать и т. д. наборы узлов или элементов, метод прямой генерации требует примерно в десять раз больше исходных данных по сравнению с методом твердотельного моделирования.
Модель, созданная методом прямой генерации полностью определяется узлами и элементами. Элементы не могут быть определены без полного определения узлов модели.
10.2 Узлы  
В настоящем разделе будут рассмотрены следующие вопросы.
Определение узлов;
Генерация дополнительных узлов от существующих узлов
Построение и удаление узлов;
Перемещение узлов;
Поворот узловых координатных систем;
Чтение и запись текстовых файлов, содержащих данные об узлах;
10.2.1. Определение узлов 
Для определения узлов используются следующие команды.

Действие	Команда	Интерфейс
Построение узла в активной системе координат	N	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> IN ACTIV CS MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> ON WORKING PLANE
Построение узла в точке	NKPT	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> ON KEYPOINT
Перенос узла в точку пересечения координатных плоскостей	MOVE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MOVE / MODIFY>  TO INTERSECT
Генерация дополнительных узлов от существующих узлов: Генерация линий узлов между двумя узлами	FILL	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MODELLING >CREATE> NODES> FILL BETWEEN NDs
Генерация дополнительных узлов	NGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MODELLING >COPY> NODES> COPY
Генерация масштабированного набора от существующих узлов	NSCALE	MAIN MENU > PREPROCESSOR  >COPY> SCALE & COPY MAIN MENU > PREPROCESSOR  >MOVE / MODIFY> SCALE & MOVE MAIN MENU > PREPROCESSOR  >OPERATE>SCALE> SCALE & COPY MAIN MENU > PREPROCESSOR  >OPERATE>SCALE> SCALE & MOVE
Генерация квадратичной линии узлов от трех узлов	QUAD	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING >CREATE > NODES> QuadraticFILL
Генерация отраженного набора узлов	NSYM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MODELING>REFLECT> NODES
Перемещение узлов в другую координатную систему	TRANSFER	MAIN MENU > PREPROCESSOR  >MOVE / MODIFY> TRANSFER COORD>NODES
Определение узлов в центре кривизны и угла	CENTER	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> AT CURVATURE CTR В локальной цилиндрической системе координат вы можете использовать команду FILL для генерации дополнительных узлов на угле. Если радиус кривизны задан, то центр кривизны автоматически считается вдоль перпендикуляра биссектрисы NODE!-NODE2
Рисование и удаление узлов: Печать узлов Рисование узлов Удаление узлов	NLIST NPLOT NDELE	UTILITY MENU > LIST >NODES UTILITY MENU > LIST >PICKED ENTITIES >NODES UTILITY MENU > PLOT >NODES MAIN MENU > PREPROCESSOR >DELETE > NODES
Перемещение узлов, модификация одной или всех координат узлов, перемещение узлов	NMODIF	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> BY ANGLES MAIN MENU > PREPROCESSOR  >MOVE / MODIFY> BY ANGLES MAIN MENU > PREPROCESSOR  >MOVE / MODIFY> SET OF NODES MAIN MENU > PREPROCESSOR  >MOVE / MODIFY> SINGLE NODE
Расчет расстояния между узлами	NDIST	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MODELING-CHECK GEOM > ND DISTANSES
Вращение координатных систем узлов	NROTAT	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> ROTATE NODE CS > TO ACTIVE CS MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY>  ROTATE NODE CS > TO ACTIVE CS
Вращение координатных систем узлов непосредственным указанием	NANG	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> BY VECTORS MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY> BY VECTORS

<


10.2.2. Чтение и запись текстовых файлов, содержащих данные об узлах
Вы можете читать текстовые файлы, содержащие данные об узлах. Это может быть полезно, если вы импортируете данные в формате ASCII с другого генератора узлов, или из другой CAD/CAM, или из другого сеанса ANSYS. Вы можете записать файл для экспорта в другую программу или для другого пользователя ANSYS.
 

Действие	Команда	Интерфейс
Чтение данных об узлах из файла	NRRANG NREAD	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> READ NODE FILE
Запись данных об узлах в файл	NWRITE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > NODES> WRITE NODE FILE

10.3. Элементы
В этом разделе будут рассмотрены :
Подготовка к определению элементов;
Общие таблицы элементов;
Введение данных для таблиц элементов;
Редактирование таблиц элементов;
Определение элементов;
Рисование и удаление элементов;
Генерация дополнительных элементов от существующих;
Использование специальных методов для генерации элементов;
Чтение и запись текстовых файлов данных об элементах;
Модификация элементов  изменением узлов;
Модификация элементов изменением атрибутов элементов;
Две вещи необходимо сделать перед определением элементов:
Вы должны иметь необходимое число узлов для определения данного типа элементов:
Вы должны определить свойства элементов.
10.3.1. Таблицы элементов

Действие	Команда	Интерфейс
Определение типа элемента	ET	MAIN MENU > PREPROCESSOR >ELEMENT TYPE > ADD/ EDIT / DELETE
Определение констант элемента	R	MAIN MENU > PREPROCESSOR >REAL CONSTANT
Определение линейных свойств материала	MP	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MATERIAL PROPS>option
Активизация таблицы для нелинейных свойств материалов	TB TBDATA	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MATERIAL PROPS>DATA TABLES>option MAIN MENU > PREPROCESSOR >MATERIAL PROPS>MOONEY-RIVLIN>option

После определения типов элементов и составления атрибутов, вы можете проставить «точки» в таблицах элементов. Значения этих «точек» учитывается при построении элементов программой составления атрибутов из таблицы элементов. Тип элемента обозначается [TYPE], набор реальных констант – [REAL], атрибуты свойств материала – [MAT], координатная система элементов – [ESYS]. Установка атрибутов элементов производится:


 MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > ELEMENTS> ELEM ATTRIBUTES.
Основные команды приведены в таблице

Действие	Команда	Интерфейс
Печать типов элементов	ETLIST	UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES>ELEMENT TYPES
Печать набора реальных констант	RLIST	UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES>ALL REAL CONSTANT UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES>SPECIFIED REAL CONSTANT
Печать линейных свойств материалов	MPLIST	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MATERIAL PROPS>LIST UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES>ALL MATERIALS UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES>ALL MATLS, ALL TEMPS UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES>ALL MATERIALS, SPECIFIED TEMP UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES> SPECIFIED MATERIALS, ALL TEMP
Печать нелинейных свойств материала	TBLIST	MAIN MENU > PREPROCESSOR >MATERIAL PROPS>DATA TABLES>LIST UTILITY MENU > LIST >PROPERTIES>DATA TABLES
Печать систем координат элементов	CSLIST	UTILITY MENU > LIST >OTHER>LOCAL COORD SYS

10.3.2. Определение элементов
Определив необходимые узлы и атрибуты элементов, вы можете определить элементы. Используя один из методов, приведенных ниже, вы можете определить элементы идентификацией их узлов. Число узлов, необходимое для каждого элемента, и порядок в котором они должны быть введены, определяется типом элемента. Например, BEAM3 – двумерный балочный элемент, требующий два узла (i, j), SOLID45- трехмерный «кирпичный» элемент требует 8 узлов (i, j, k, l для одной грани и m, n, o, p для противоположной грани). Порядок, в котором вводятся узлы определяются направлением нормали элемента. Если вы работаете в интерактивном режиме, вы можете выделить мышью узлы для генерации элементов.  

Действие	Команда	Интерфейс
Определение элементов	E	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > ELEMENTS>AUTO NUMBERED – THRU NODES
Определение элементов	E	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > ELEMENTS>USER NUMBERED – THRU NODES
Печать элементов	ELIST	UTILITY MENU > LIST >ELEMENTS   UTILITY MENU > LIST >PICKED ENTITIES>ELEMENTS
Рисование элементов	EPLOT	UTILITY MENU > PLOT>ELEMENTS
Удаление элементов	EDELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >DELETE>ELEMENTS
Генерация дополнительных элементов	EGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >COPY>AUTO NUMBERED
Генерация дополнительных элементов симметричным отражением	ESYM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >REFLECT>AUTO NUMBERED
Генерация дополнительных элементов  (с ручной нумерацией)	ENGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >COPY>USER NUMBERED
Генерация дополнительных элементов симметричным отражением (с ручной нумерацией)	ENSYM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >REFLECT>USER NUMBERED MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY>  REVERSE NORMALS> OF SHELL ELEMENTS

<


10.3.3. Использование специальных методов для генерации элементов
Некоторые виды элементов могут генерироваться с использованием специальных методов.

Действие	Команда	Интерфейс
Создание «поверхностных» элементов у внешней границы существующих элементов	ESURF	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING >CREATE > ELEMENTS> -ON CONTCT SURF-option Команда ESURF используется для элементов SURF19, SURF22, SURF151 или SURF152
Создание «поверхностных» элементов над кромкой существующих плоских элементов	LFSURF	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING -CREATE > ELEMENTS> -ON CONTCT SURF-SURF EFFECT>-ON MESHED MODEL-LINE TO FLUID
Создание «поверхностных» элементов над плоскостью существующих объемных элементов	AFSURF	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING -CREATE > ELEMENTS> -ON CONTCT SURF-SURF EFFECT>-ON MESHED MODEL-AREA TO FLUID
Сцепление вместе соответствующих узлов с двумерными линейными элементами (такие, как элементы типа зазора)	EINTF GCGEN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING -CREATE > ELEMENTS> AT COINSID ND MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING -CREATE > ELEMENTS> AT CONTACT SRF

10.3.4. Чтение и запись текстовых файлов, содержащих данные об элементах
Вы можете читать и записывать текстовые файлы, содержащие данные об элементах. Это применяется для обмена данными между различными пользователями ANSYS.

Действие	Команда	Интерфейс
Чтение ранга элементов из файла элементов	ERRANG	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > ELEMENT> READ ELEM FILE
Чтение  элементов из файла элементов	EREAD	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > ELEMENT> READ ELEM FILE
Запись элементов в файл	EWRITE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > ELEMENT> WRITE ELEM FILE

10.3.5 Замечания о перекрывающихся элементах
Если вы построили элементы, перекрывающие друг друга (т. е. несколько элементов имеют те же самые узлы и занимают одно и то же пространство), то различные приложения ANSYS, такие как графика, поверхностные нагрузки, логический выбор и т. д. не будут работать нормально. В этой ситуации самое лучшее – избегать перекрывающихся элементов. Если это невозможно, используйте максимальную осторожность при использовании перекрывающихся элементов.


10.3.6. Модификация элементов

Действие	Команда	Интерфейс
Модификация ранее определенных элементов	EMODIF	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY>  MODIFY NODES
Переопределение элементов по их номерам и узлам	EN	MAIN MENU > PREPROCESSOR >CREATE > ELEMENT> THRU NODES
Изменение номера материала	MPCHG	MAIN MENU > PREPROCESSOR >LOADS > OTHER> CHANGE MAT PROPS > CHANGE MAT NUM MAIN MENU > PREPROCESSOR >MATERIAL PROPS>CHANGE MAT NUM MAIN MENU > SOLUTIONS> OTHER >MATERIAL PROPS>CHANGE MAT NUM

В качестве примера использования команд EMODIF и REPEAT (Для команды REPEAT нет аналога в интерфейсе) рассмотрим пример:
E, 1, 2                             элемент 1
REAL, 3                        набор реальных констант 3
E, 2, 3                            элемент 2
EGEN, 40, 1, 2             генерация 40 элементов от элемента 2 (все с REAL=3)
EMODIF, 5, REAL 4   переопределение элемента 5 с REAL=4
REPEAT, 18, 2            переопределение элементов с 7 по 39 с шагом 2 с REAL=4

10.3.7. Добавление и уничтожение срединных узлов элементов
Если при модификации элементов изменяется атрибут TYPE для установки срединных узлов элементов, то в этом случае используется команда EMID.
 MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY> ADD MID NODES
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY> REMOVE MID ND
 
11. Импорт твердотельных моделей
В качестве альтернативы непосредственного построения модели в ANSYS, вы можете построить модель в вашей любимой CAD системе, «спасти» эту модель в формате IGES и импортировать эту модель в ANSYS. Успешно импортировав эту модель, вы можете разбить ее на конечные элементы.
IGES – это стандартный формат, используемый для обмена геометрическими моделями между различными CAD системами. Импорт в формате IGES наиболее мощное  средство создания графических объектов. Более того, фильтр может импортировать файлы по частям, это позволяет импортировать модель по частям.


В ANSYS предусмотрены следующие две опции для импорта IGES файлов:
DEFAULT – эта опция используется для увеличения геометрической базы данных и почти во всех случаях применяется. Опция конвертирует IGES файлы без вмешательства пользователя. Конвертация включает автоматическое «сшивание», построение объемов и подготовка модели к разбиению. Если опция DEFAULT столкнется с проблемами трансляции файла, ANSYS будет информировать вас об этом и активизировать комплект топологических и геометрических инструментов для интерактивного построения импортируемой модели.
ALTERNATIVE – эта опция использует стандартную геометрическую базу данных ANSYS и производит широкую обратную совместимость с предварительно введенной опцией импорта RV52. Иногда ANSYS будет не в состоянии транслировать IGES модель с использованием DEFAULT и вы будете вынуждены пытаться применить опцию ALTERNATIVE. Эта опция не имеет совместимости для автоматического построения объемов и импорта модели через транслятор, а будет требовать ручного управления. Хотя имеется набор топологических и геометрических инструментов, невозможно получить полную модель через этот транслятор. Вы должны использовать геометрические инструменты препроцессора для полного определения модели.
 11.1. Использование опции DEFAULT
Для некоторых моделей процесс использования этой опции очень простой и заключается в выборе IGES файла, установки некоторых опций, и затем (после трансляции) разбития модели на конечные элементы. Хотя многие модели не могут импортироваться полностью, или требуют ручного вмешательства в построение объемов. Это неизбежно, так как существует много различных интерпретаций стандарта IGES вследствие большого числа современных CAD. Импорт моделей требует большой памяти, поэтому иногда модель не может импортироваться «чисто». Некоторые рекомендации:
1. Импорт модели с автоматическим «сшиванием» и построением объемов. Для больших файлов (порядка 5мб или более) необходимо увеличить размер памяти для ANSYS перед импортированием модели.


2. Основные сообщения, что модель требует ручной чистки во время сшивания или требования программы о необоснованном расширении памяти. В основном это происходит, если файл содержит необязательные или бесконечные объекты. При этом автоматическое сшивание будет останавливаться или требовать увеличения памяти. Вы можете продолжить этот процесс, включив топологическую стадию и, удалив ошибочный объект, продолжить сшивание. В этом случае вы должны:
Импортировать файл без сшивания и построения объемов;
Пользоваться топологическими и геометрическими процедурами для удаления неправильных объектов;
Сшить модель;
Построить линии и поверхности для замещения отсутствующих объектов;
Построить объемы; 
3.  Если ANSYS выдает сообщение, что модель содержит множество объемов, контактирующих между собой, при этом программа построения объемов выключается, и вы должны построить объемы вручную. Необходимо предпринять следующие шаги для подготовки модели к разбиению.
Используйте топологические инструменты для закрытия зазоров между объектами модели. Это всегда должен быть первый шаг в реконструкции модели. ANSYS не будет позволять вам использовать геометрические инструменты до тех пор пока вы не закончите топологическое редактирование.
Отредактируйте неполные объекты построением линий, поверхностей, объемов. Это в основном означает комплектование полных границ поверхностей. Затем вы можете построить объемы, основываясь на полных поверхностях.
Улучшайте геометрию за счет построения геометрических примитивов и использования булевских операций. Это может быть необходимо в случае невозможности трансляции через IGES файл.
Если возникнут проблемы с разбиением модели (очень малые линии, поверхности, или поверхность непропорционально длинна в одном направлении, или возникнут другие параметрические проблемы), вы можете упростить модель, используя  геометрические инструменты.  
 
11.2. Импортирование IGES файлов с использованием опции DEFAULT

Действие	Команда	Интерфейс
Установка опций для импорта IGES файла	IOPTN	UTILITY MENU > FILE >IMPORT>IGES Выбор опции DEFAULT Установка MERGE (YES) Установка CREATE (YES)
Выбор IGES файла	IGESIN	Откроется диалоговое окно после установки опций

<


Если вы используете опцию DEFAULT, вы должны очистить базу данных перед загрузкой IGES файла.
Вы не должны сшивать совпадающие точки или строить модель, если:
Вы хотите удалить некоторые объекты после трансляции;
Модель содержит «некачественные» поверхности. Вы должны исправить эти поверхности перед сшиванием.
Файл очень большой. В некоторых случаях удобно импортировать модель в ANSYS без активизации опций сшивания и построения объемов.
Модель содержит поверхности, не имеющие общих границ. В этом случае можно разбивать поверхности по отдельности.
Импортируемая модель не является твердотельной моделью.
Если ANSYS не может полностью построить объем, возникает сообщение о том, что вам необходимо воспользоваться топологическими и геометрическими инструментами для ручной перестройки модели. В этом случае программа делает топологические инструменты доступными (в начале вы должны воспользоваться именно этими инструментами для перестройки модели).
Опция SMALL для команды IOPTN позволяет пользователю учитывать  или не учитывать малые поверхности, и соответственно уничтожать их или включать в модель. В большинстве случаев учет малых поверхностей приводит к резкому возрастанию времени процесса и снижает шансы на успешный импорт модели. Однако, если модель является тонкостенной оболочкой, или содержит важные малые поверхности, использование «NO» может уничтожить все малые поверхности, но эта установка существенно снижает время процесса и используемую  память.
Если модель содержит ошибки в геометрических объектах, вы можете повторить процедуру импорта с установкой опции GTOLER. Опция GTOLER устанавливает увеличенные значения выверки максимальной размерности активной модели (максимальная размерность влияет на внутреннюю точность в трансляторе). В основном, если модель содержит не пропорционально большие плоскости по сравнению с другими размерами модели, вы должны установить увеличенное значение так,  чтобы размерность приблизительно соответствовала размеру модели.


В большинстве случаев использование опции GTOLER не рекомендуется. Наоборот если неточности при передачи модели очень маленькие, но очень важные, то использование малого множителя может помочь
11.3 Исправление топологии.  
Вы можете вызвать инструменты для исправления топологии с помощью команд: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR. При этом откроется меню.  Вы можете использовать эти инструменты для исправления малых зазоров в вашей модели путем «сшивания» близко лежащих объектов. Зазором еще называется открытая кромка, где край поверхности или линия соприкасается только с одной поверхностью. Такие открытые кромки или сегменты линии должны быть соединены со смежной поверхностью для образования закрытого объема.
Инструменты для исправления топологии содержат следующие возможности:
Предварительная установка команд печати и рисования зазоров;
Рисование только открытых кромок (зазоров), или открытых и закрытых кромок;
Печать только открытых кромок, или только закрытых кромок;
Сшивание зазоров, попадающих в диапазон заданной точности;
Уничтожение геометрических объектов;
Выход из режима использования топологических инструментов.
Вы можете подумать, что инструменты для исправления топологии изолированы от других геометрических инструментов. Это вполне оправдано, если ANSYS обнаруживает проблемы в топологии или геометрии модели в процессе импорта, или импорт производился в режиме выключенного «сшивания». После введения команды GAPFINISH или MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>FINISH меню топологических инструментов деактивируется и его невозможно снова активировать для этой модели (другие геометрические инструменты становятся активными в этот момент). Эта команда еще вызывается из препроцессора как BEGIN LEVEL.
Вы будете использовать следующие основные процедуры для исправления топологии модели:
1. установить инструменты для рисования и печати;
2. проверить модель на наличие зазоров (печатью и рисованием);


3. уничтожте несоединенные и лишние геометрические объекты;
4. используйте интеративные инструменты сшивания зазоров;
5. выйдите из топологических инструментов, и если необходимо, продолжите редактирование модели геометрическими инструментами.
11.4 Установка опций для рисования и печати зазоров.

Действие	Команда	Интерфейс
Установка опций	GAPOPT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>PREFERENS TOLER установка точности  сшивания для команд GAPPLOT, GAPLIST и GAPMERGE OESELE установка для обнаружения открытых кромок с помощью команд печати и рисования
Печать открытых кромок и зазоров, которые могут сшиты в пределах установленной точности	GAPLIST	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>LIST MODEL GAPS>OPEN EDGES
Печать всех закрытых кромок	GAPLIST	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>LIST MODEL GAPS>CLOSED EDGES Вы можете использовать функции рисования для обнаружения открытых и закрытых кромок  Более того, вы можете дифференцировать между открытыми кромками, и теми, котрые могут быть закрыты в пределах установленной точности. Голубой цвет- закрытые кромки Красный цвет – открытые кромки Желтый цвет – открытая кромка, которая может быть закрыта.
Рисование открытых кромок, которые могут быть закрыты в пределах установленной точности.	GAPPLOT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>PLT MODEL GAPS>OPEN EDGES
Рисование закрытых кромок	GAPPLOT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>PLT MODEL GAPS>CLOSED EDGES
Рисование открытых и закрытых кромок	GAPPLOT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>PLT MODEL GAPS>OPEN &CLOSED

Рис. 11.1 Открытые и закрытые зазоры, показанные темными линиями (красный цвет). Эти зазоры очень узкие и выглядят как линии на этом виде.


11.5 Уничтожение геометрических объектов
В топологическое меню имеется несколько функций для уничтожения точек, линий и площадей.

Действие	Команда	Интерфейс
Удаление точки, не соприкасающейся с линией	KDELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>DELETE>KEYPOINTS
Удаление линии, не соприкасающейся с поверхностью	LDELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>DELETE>LINES ONLY
Удаление линии, не соприкасающейся с поверхностью и всех точек, соприкасающихся с этой линией	LDELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>DELETE>LINES AND BELOW
Удаление поверхности	ADELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>DELETE>AREAS ONLY MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>DELETE>AREAS AND BELOW

11.6 Сшивание зазоров.
Имеется два метода для сшивания зазоров: ручной (с помощью выбора точности) и автоматический (с использованием итеративных инструментов сшивания). Для большинства моделей используется автоматический метод. Используя эти методы, необходимо вначале «спасти» базу данных, что позволяет вам аннулировать результаты операции сшивания, если она приводит к нежелательным результатам. 
Инструменты для автоматического сшивания позволяют сшить все зазоры, начиная с низшей точности (default равен 1) и возрастает с каждым уровнем точности до наивысшего (default равен 10). Таким образом, каждый зазор, который может быть «сшит» будет закрыт на наинизшем возможном уровне точности. Если вы обнаружите, что геометрия модели искажена итерациями на высшем уровне точности, можно снизить уровень точности и попытаться снова.
Для автоматического сшивания всех зазоров при низшем уровне точности используется команда GAPMERGE или через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>MRG MODEL GAPS>ITERATIV.
Если вы хотите применить функцию ручного сшивания, используйте установку низшего уровня точности для сшивания зазоров. Использование необоснованно высокого уровня точности может деформировать поверхности. Такие поверхности могут давать проблемы при разбиении на конечные элементы. При использовании ручного сшивания, также необходимо вначале «спасти» базу данных перед каждой операцией. Перед сшиванием необходимо установить точность командой GAPOPT или через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>PREFERENSE.


Для сшивания зазоров на заданном уровне точности необходимо применить команду GAPMERGE или через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>MRG MODEL GAPS>BY TOLERANCE .
Что делать, если невозможно сшить все зазоры?
Вполне возможно, что вы не сможете сшить все зазоры в вашей модели. В этом случае вам необходимо воспользоваться инструментами моделирования после выхода из режима топологического редактирования модели. После выхода из режима топологического моделирования вы не сможете туда вернуться (в меню TOPO REPAIR). Это можно сделать, если вы снова попытаетесь импортировать модель или загрузите предварительно «спасенную» версию модели.
Для выхода из режима топологического редактирования необходимо применить команду GAPFINISH или через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>TOPO REPAIR>FINISH.
11.7 Использование инструментов моделирования.
ANSYS предоставляет большой набор инструментов, с помощью которого вы можете отредактировать или улучшить геометрию импортируемой модели или упростить ее с целью предотвращения трудностей при разбиении.
Использование геометрических инструментов редактирования позволяет сшить большие зазоры (слишком большие для автоматического сшивания). Делая это,  может появиться необходимость построения линий границ, и затем построения поверхностей внутри этих границ. Вы можете еще отделять ненужные линии и поверхности от соседних объектов.
Использование геометрических инструментов для упрощения модели позволяет удалять непропорционально малые геометрические объекты (очень малые линии), посторонние элементы, или поверхности с непропорциональным размером (типа лучины). Такие объекты могут стать источником трудностей при разбиении. Результаты работы инструментов для упрощения модели намного лучше, когда объемы уже построены. Вследствие этого, рекомендуется полностью закончить построение объемов перед операциями упрощения.
Использование геометрических инструментов позволяет строить дополнительные объекты. Эти инструменты были сконструированы для работы в сочетании с булевскими инструментами и могут быть использованы для дополнения модели отверстиями или другими геометрическими примитивами. Эти инструменты соответствуют стандарту препроцессора, используемого в ANSYS. Как отмечалось раньше, вы можете использовать эти инструменты для закрытия зазоров построения продолжающихся границ, а также для удаления ненужных линий и поверхностей.


Основная процедура комплектования объемов состоит в следующем:
1. Найдите зазоры (отверстия) или неполные границы в модели. Во многих случаях эти ошибки находятся визуально. Для помощи в нахождении зазоров геометрические инструменты редактирования включают те же самые команды для рисования и печати, что и в инструментах для топологического редактирования. Однако главное различие между функциями этих команд состоит в геометрическом редактировании и в топологическом редактировании. Версия топологического редактирования разработана для инструментов сшивания.
2. Аппроксимируйте отсутствующие геометрические объекты. Вы можете построить прямую линию между двумя точками для комплектования границ.
3. Постойте объемы, используя полные поверхности.
Для обнаружения неполных границ используются следующие методы.

Действие	Команда	Интерфейс
Печать открытых границ	GAPLIST	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>GEOM REPAIR>LIST MODEL GAPS>OPEN EDGES
Печать закрытых границ	GAPLIST	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>GEOM REPAIR>LIST MODEL GAPS>CLOSED EDGES
Рисование открытых границ	GAPPLOT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>GEOM REPAIR>PLT MODEL GAPS>OPEN EDGES
Рисование открытых (открытые границы рисуются красным цветом) и закрытых границ (закрытые границы рисуются голубым цветом)	GAPPLOT	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>GEOM REPAIR>PLT MODEL GAPS>OPEN & CLOSED EDGES
Построение линии между двумя точками	LNFILL	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>GEOM REPAIR>FILL LINES

 
Комплектование поверхностей.
Когда вы скомплектуете границы, вы можете создать минимальную поверхность для этих границ. Вы не нуждаетесь в выделении всех линий для обнаружения границ, ANSYS автоматически находит продолжающиеся линии, если они есть. Команда будет выдавать ошибки, если некоторые линии границ соприкасаются с более, чем одной поверхностью.


Для построения поверхностей с помощью набора линий используются команда ARFILL или через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>GEOM REPAIR>FILL AREAS
Отделение не копируемых объектов.
Не копируемые линии соприкасаются с поверхностями и создают проблемы при построении объемов. После отделения линий от поверхностей вы можете удалить их используя: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING>DELETE function.


Рис. 11.2  Не копируемые поверхности

Действие	Команда	Интерфейс
Отсоединение не копируемых поверхностей	ARDETACH	MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING GEOMETRY> REPAIR> DETACH AREAS
Удаление отдельной поверхности не копируемых поверхностей	ADELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING -DELETE> AREAS ONLY
Удаление отдельной поверхности не копируемых поверхностей, и всех присоединенных линий и  точек, не используемых совместно с другими поверхностями	ADELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING -DELETE> AREAS AND BELOW

11.8.   Использование инструментальных средств упрощения геометрии
Инструментальные средства упрощения геометрии разработаны, в основном, для простых геометрических и топологических модификаций, чтобы избежать неблагоприятных эффектов при разбиении. Попытка модифицировать большие геометрические объекты, может привести к неправильной топологии и не рекомендуется. Команды упрощения лучше работают с объемами, поэтому рекомендуется сначала закончить комплектование объемов перед процедурой упрощения. При этом нужно «спасать» модель всякий раз, когда это возможно.
Предостережение:
Редактирование объекта с этими инструментами возможна только при удалении любых приложенных нагрузок  или граничных условий, поэтому вы должны завершить процедуру  упрощения   перед приложением нагрузок  и граничных условий.
Ваша модель может содержать
Объекты, которые являются непропорционально малыми, типа малых линий, контуров, и поверхностей;
Объекты, которые имеют непропорциональные формы, в виде вытянутых и длинных поверхностей.
Такие объекты могут служить источником  проблем при разбиении и должны быть удалены или слиты с большими объектами. Ваша модель может еще содержать геометрические объекты, которые  вы хотели бы удалить для упрощения  модели, типа сквозных отверстий, бобышек, и т. п. Инструментальные средства упрощения были разработаны для удаления таких особенностей и для помощи в их  идентификации. ANSYS обеспечивает рисование малых поверхностей, линий и контуров. Большинство таких особенностей могут быть выявлены визуальным осмотром модели. Вы можете также локализовать эти особенности, разбивая модель на конечные элементы и затем исследуя ошибки и результирующую  сетку. Инструментальные средства упрощения работают только над объектами, которые не были разбиты. Если Вы желаете применить эти инструментальные средства после разбиения, вы должны сначала очистить объект.

AMESH

AMAP
Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Mesh>Areas-Mapped>3 or 4 sided
Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Mesh>Areas-Free

ANTYPE

Main Menu > Solution> Analysis Type- New Analis>Harmonic Response
Метод решения

ANTYPE

Main Menu > Solution> Analysis Type- New Analys>Transient Dynamic
Метод решения

D

Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Displasement
Сила, момент FX, FY, FZ, MX, MY, MZ
Силы
F
Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Force/Moment
Давление (PRES)
Поверхностные нагрузки
SF
Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Pressure
Температура (TEMP)
Обтекание (FLUE)
Объемные нагрузки
BF
Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Temperature
Гравитация, вращение и т.д.
Инерционные нагрузки
-
Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Other
 
В процессе решения задачи нагрузки могут быть приложены, перемещены, распечатаны, или с ними могут быть произведены математические операции. В таблице 2.3 приведены команды операций с нагрузками для гармонического анализа.

Для контроля введенных исходных данных используются команды

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > DATA TABLES>GRAF
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MATERIAL PROP > DATA TABLES>LIST
2. Создание модели (предварительные замечания)
Целью конечно-элементного анализа является исследование поведения инженерных систем. Другими словами анализ должен быть точной математической моделью физического прототипа. В широком смысле модель содержит узлы, элементы, реальные константы, граничные условия и другие составляющие для представления физической системы. Генерация модели означает процесс определения геометрической конфигурации узлов модели и элементов. В ANSYS используются следующие подходы:
Построение твердотельной модели;
Использование прямой генерации;
Импорт модели, созданной в одной из CAD.
Рассмотрим типичные шаги построения модели в ANSYS:
Определите ваш объект, решите какую основную форму должна иметь ваша модель, выберите типы элементов, рассмотрите, как вы будете устанавливать плотность разбиения.
Войдите в препроцессор. Наиболее часто используется твердотельное моделирование;
Установите рабочую плоскость;
Активизируйте приемлемую систему координат;
Построение твердотельной модели «снизу вверх». Это построение точек, затем определение линий, площадей, и объемов;
Использование множества булевских операций или числового контроля для соединения отдельных регионов твердотельной модели;
Построение таблиц атрибутов элементов (тип элемента, реальные константы, свойства материала, координатные системы элементов);
Установка указателей атрибутов элементов;
Установка контроля разбиений. Этот шаг требуется не всегда;
Создание узлов и элементов разбиением твердотельной модели;
После этого (если необходимо) добавьте контактные элементы между контактирующими поверхностями;
Запишите данные модели в JOBNAME.DB;
Выход из препроцессора.
                      2.1 Планирование работы.
Когда вы начинаете генерировать вашу модель, вы сознательно или не сознательно принимаете ряд решений, определяющих способ математического моделирования физического объекта. Что является объективным для анализа системы? Насколько подробна должна быть модель? Будете ли вы моделировать всю систему или только часть ее? Какой тип элементов вы будете использовать? Какая плотность разбиения на конечные элементы должна быть? В основном вы будете балансировать между точностью результатов расчета и сложностью модели. Принятое решение на стадии планирования будет во многом определять эффективность вашего анализа.

2.2 Определение объекта

Ваша конечно- элементная модель может быть представлена как плоская или объемная и собранная из точечных элементов, элементов типа линии, поверхностных или объемных элементов. Вы можете применять различные типы элементов (поддерживая соответствующую совместимость между ними по степеням свободы). Например, моделируя усиление оболочки, можно применить пространственные оболочечные элементы для представления оболочки и пространственные балочные элементы для ребер. Выбирая размерность модели и тип элементов, необходимо выбрать способ генерации модели, наиболее удобный для вашего случая.

Модель, содержащая линии может быть представлена плоскими или пространственными балками, также как двумерные модели могут представлять пространственные осесимметричные оболочечные системы. Технология твердотельного моделирования обычно не очень выгодна для генерации моделей типа линий. В этом случае больше подходит метод прямой генерации.

Двумерные твердотельные элементы применяются для анализа тонких плоских систем (для анализа плоского напряженного состояния), для бесконечно длинных систем, имеющих постоянное поперечное сечение или для осесимметричных систем. Хотя многие двумерные модели относительно легко строятся методами прямой генерации, их обычно строят методом твердотельного моделирования.

Трехмерные оболочечные элементы используются для моделирования тонких систем в пространстве. В этом случае применяется,  как правило, твердотельное моделирование.

Трехмерные объемные элементы используются для моделирования толстостенных систем в трехмерном пространстве. Эти системы обычно не имеют ни постоянного поперечного сечения, ни осевой симметрии. Построение такой модели методом прямой генерации требует значительных усилий. Твердотельное моделирование в этом случае будет значительно эффективнее.

2.3 Выбор между линейными элементами и элементами высокого порядка 

Библиотека элементов ANSYS содержит два основных типа поверхностных и объемных элементов: линейных (с суперформами и без них) и квадратичных.



    

Рассмотрим некоторые особенности, влияющие на выбор между этими двумя типами основных элементов

2.4 Линейные элементы без узлов на срединах сторон.

При расчете элементы, содержащие узлы в углах с функциями экстра форм будут производить точное решение за относительно небольшое время. Когда используются эти элементы, важно избегать вырождения их форм в критичных регионах. Это происходит в тех случаях, когда образуются треугольные плоские элементы, или тетраэдальные в пространственных элементах. Необходимо также избегать чрезмерно искривленных линейных элементов. В нелинейных задачах вы будете получать лучшую точность при использовании тонкого разбиения этих линейных элементов, чем сравнительно грубое разбиение квадратичных элементов.

Когда вы моделируете криволинейную оболочку, вы должны выбирать между кривым (квадратичным) или плоским линейным оболочечными элементами. Каждый выбор имеет свои преимущества и недостатки. Для большинства практических случаев, может быть получено решение задачи с высокой степенью точности за минимальное время с помощью плоских элементов. Конечно, при этом нужно быть уверенным в том, что моделирование кривой поверхности плоскими элементами адекватно. Обычно, чем меньше элемент, тем больше точность. Рекомендуется, что трехмерные плоские элементы не не должны перекрывать центральный угол более, чем на 15°. Для коническая оболочки (с осесимметричными линейными элементами) это ограничение составляет 10° или 5° в районе вершины.

Для большинства не механических расчетов (температурных, магнитных и т. д) линейные элементы предпочтительны. Вырожденные элементы (треугольники и тетраэдры) обычно дают хорошие результаты в не механических задачах.

2.5 Квадратичные элементы с узлами в срединах сторон

Для механического анализа линейных систем с вырожденными формами элементов (треугольники и тетраэдры) квадратичные элементы будут давать обычно лучшие результаты при меньших затратах, чем линейные элементы. Для правильного использования этих элементов необходимо соблюдать некоторые правила их применения.



Распределенная нагрузка или давление на грань элемента не должна распределяться равномерно, как это делается в случае линейных элементов. Силы реакции в узлах, расположенных на срединах сторон, имеют особенности (рис. 2.2)

Объемные тепловые элементы с узлами на срединах линий с приложенной конвекционной нагрузкой распределяет тепловой поток так, что он перетекает от среднего узла к угловым узлам.

Так как масса срединных узлов больше, чем угловых узлов, необходимо выбирать главную степень свободы (для редуцированного анализа) в срединных узлах. 

В динамическом анализе, при изучении распространения волн срединные узлы в элементах не рекомендуются вследствие неравномерного распределения масс.

Не определяются основные контактирующие поверхности, или элементы, моделирующие зазор с элементами, содержащими срединные узлы.

Когда производится закрепление граней элементов или поверхности, все узлы, включая срединные, должны быть закреплены.

Угловые узлы элементов должны контактировать только с угловыми узлами, а не со срединными узлами соседних элементов. Соседние элементы должны иметь соответствующие срединные узлы.

Для элементов, имеющих срединные узлы, принято, что каждые такие узлы должны быть расположены на прямых линиях посредине между соответствующих угловых узлов. Тем не менее, могут быть ситуации, где более удобно другое расположение

-

- Возможна имитация трещины в элементе в узле, расположенном в центре. Вы можете создать этот тип поверхности с использованием команды KSON (MAIN MENU>PREPROCESSOR>MESHING SIZE CNTRLS>CONCENTRAT KPs>CREATE) 



- Если вы не контролируете размещение срединных точек, программа автоматически разместит их посредине между узлами, с помощью интерполяции.

- Контактирующие элементы должны иметь одинаковое число узлов вдоль общей стороны. В том случае, если необходимы элементы смешанного типа, необходимо удалить срединные узлы с элементов.

-

-

-

-



-

-

-  

-

-

-

-



- Программа будет автоматически удалять срединные узлы вдоль общих сторон линейных и квадратичных элементов в следующих ситуациях: если данная поверхность или объем разбит AMESH или VMESH с линейными элементами, а соседние площадь или объем разбиты квадратичными элементами Срединные узлы не будут удаляться, если порядок разбиения обратный

- При необходимости срединные узлы могут быть добавлены или удалены после генерации элементов, используя команды EMID или EMODIF или через интерфейс

MAIN

MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY > ADD MID NODE

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY > REMOVE MID NODE

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY > MODIFY NODE

Квадратичные элементы имеют не больше точек интегрирования, чем линейный элемент. По этой причине линейные элементы обычно применяют для нелинейных задач. Элементы, имеющие высшие порядки, такие, как PLANE 82 SHELL 93 могут иметь особенность в виде нулевой энергии деформации.

2.6 Ограничения, на соединения элементов различных типов.

При соединении различных видов элементов в одном узле могут возникать ошибки из за несоответствия  степеней свободы элементов. Для того, чтобы различные типы элементов правильно сочетались, они должны иметь одинаковое число и тип обобщенных перемещений. Рассмотрим три примера использования несовместных элементов.

Элементы, имеющие различное число степеней свободы несовместимы, например SHELL63 и  BEAM4 имеют три перемещения и три угла поворота в каждом узле. SOLID45 – элемент, имеет три перемещения в узле, но не имеет вращательных степеней свободы. Если элемент SOLID45 соединен вместе SHELL63 и  BEAM4, узловые силы, соответствующие перемещениям будут перенесены на объемный элемент, но узловые моменты не будут передаваться на SOLID45.  



Элементы, имеющие одинаковое число степеней свободы могут быть несовместимы, например, BEAM3 (плоская упругая балка) и SHELL41 (мембранная оболочка) имеют по три степени свободы в узле. Однако, оболочечный элемент имеет три перемещения (UX, UY, UZ), в то время как балочный элемент имеет только два (UX, UY). Таким образом, перемещение системы в направлении Z будет отражать только жесткость оболочечного элемента. Далее, оболочечный элемент не имеет угла поворота, а балочный элемент – имеет. Таким образом, изгибающий момент балочного элемента нt будет перенесен на оболочечный элемент.

Пространственные балочные элементы и пространственный оболочечный элемент имеют в узлах по 6 степеней свободы. Степень свободы ROTZ отсутствует оболочечном элементе (вращение оболочки в плоскости), поэтому программа вводит в данном случае фиктивную жесткость. Дополнительные ограничения существуют даже тогда, когда соседние элементы имеют совпадающие степени свободы. Возможные ошибки могут возникать например, если объемные элементы SOLID72 и SOLID73 являются соседями элементов других типов.

для преобразования, определите значения для

Физические свойства	Значение опции ELEM1	Значение опции ELEM2
Объемное тело в задачах механики	SOLID 95 или 95	SOLID 92 или 92
Объемное тело в тепловых задачах	SOLID 90 или 90	SOLID 87 или 87
Объемное тело в электромагнитных  задачах	SOLID 122 или 122	SOLID 123 или 123

.

Если вы используете команду TCHG для преобразования, определите значения для следующих аргументов:

Определите аргумент ELEM1 для идентификации  типа элемента, который Вы хотите  преобразовать. Например, чтобы преобразовать элемент SQLID95, вы должны определить или SOLID95 или 95  в качестве  значения ELEM1.

Определите аргумент ELEM2 для идентификации  типа, который является аналогом элементу ELEM1. Например, преобразования элементов, SOLID95 вы должны  ввести или SOUD92 или 92 в качестве ELEM2.

Вы можете использовать аргумент ETYPE2, чтобы определить номер ТИПА элемента для ELEM2. В продолжение нашего примера, чтобы назначить тип элемента номер 2 к недавно преобразованным элементам SOLID92, определяют 2 в качестве значения ETYPE2. (Номер ТИПА элемента - номер, соответствующий типу элемента в таблице атрибутов элементов; это основано на местоположении типа элемента в таблице атрибутов  элемента). Если Вы не определяете, значение для ETYPE2, ANSYS использует следующее доступное местоположение в таблице атрибутов элемента, чтобы определить номер типа элемента для ELEM2 или, если ELEM2 уже появляется в таблице атрибутов элемента, ANSYS использует ELEM2', существующий номер ТИПА элемента для ETYPE2

 Продолжая наш пример, вы можете пользоваться также инструкцией по использованию команды TCHG.

Если Вы используете интерфейс, для преобразования выполните следующие действия:

1. MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MODIFY MESH>CHANGE TETS. Откроется диалоговое меню изменения  выбранного вырождения,  в невырожденное (CHANGE SELECTED DEGENERATE).

2. Используя  меню CHANGE FROM, выберите комбинацию элементов.

3. В номере ТИПА для поля ELEM2, выберите соответствующее число ТИПА элемента для ELEM2, (список единственного выбора, содержащий все типы элементов, определенных в настоящее время, наряду с их соответствующими номерами ТИПА элемента, появится в диалоговом окне, поможет вам делать ваш выбор.) Чтобы сделать выбор, вы можете делать следующее:

Выбрать NEXT AVAIL TYPE (следующий подходящий тип) из списка выбора,  и нажать ОК.  ANSYS использует следующее доступное местоположение в таблицах атрибутов элементов, чтобы определить номер ТИПА элемента для ELEM2 или, если ELEM2 уже появляется в таблице атрибутов элемента, ANSYS использует  в качестве ELEM2 существующий номер ТИПА элемента для ETYPE.2.



Выбирают  USER SPECIFIED ( выбор пользователя) из списка выбора и нажимают ОК. Открывается второе диалоговое окно, где вы должны ввести   номер ТИПА элемента, и нажать ОК. ANSYS назначает номер ТИПА элемента, в который вы указали в качестве ELEM2.

Выбирают правильный номер ТИПА элемента (если это возможно) из списка выбора. Помните, что даже притом, что все типы элемента и их номера ТИПА элемента появляются в списке, но  не все из них могут применяться (например, если вы преобразовываете элементы SOLID95 к элементам SOLID92, вы должны выбрать номер ТИПА для элемента SOLID92 из списка выбора). Если номер элементов SOLID92 в настоящее время не определен, то вы должны использовать один из других методов выбора, описанных выше. Допустим, что правильный номер ТИПА элемента является доступным и Вы выбираете его, ANSYS назначит этот номер ТИПА в качестве недавно преобразованного  элемента.



3.9.3 Другие характеристики преобразования вырождения тетраэдрические элемента

Другие характеристики преобразования вырожденных, тетраэдрических элементов включают следующее:

В результате действия преобразования, только отобранные элементы типа ELEM1

преобразуются к типу ELEM2. ANSYS игнорирует любые элементы, которые являются типом ELEM1, но не дегенерируют тетраэдры. Например, ANSYS игнорирует элементы SOLID95, которые имеют шестигранную, пирамидальную, или призматическую формы. Например, вы имеете простую модель, которая содержит только элементы SOLID95. Некоторые из этих элементов шестигранные, некоторые тетраэдрические, и некоторые пирамидальные. Если Вы вводите команду [TCHG, 95, 92, 2], ANSYS преобразует только тетраэдрические элементы SOLID95 к элементам SOLID92; и оставляет шестигранные и пирамидальные элементы SOLJD95 нетронутыми. Так как вы ввели 2,  в качестве значения ETYPE2, ANSYS назначает ТИП элемента номер 2 к элементам SOL1D92.

Перед преобразованием желательно, создать обстоятельства, в которых более, чем один тип элемента определен для данного объема. В настоящее время, ANSYS не имеет возможности хранения более, чем одного типа элемента для объема. Это ограничение может приводить к неправильной информации, когда вы распечатываете список объема [команда VLIST]. Выходной листинг будет не в состоянии учитывать, что тип  элементов изменился. Вместо этого, это укажет номер ТИПА элемента, который был первоначально присвоен  этим элементам, (С другой стороны,  результат печати списков элементов [команда ELIST] укажет новый номер ТИПА элемента). Если вы планируете выполнять преобразование, мы рекомендуем, чтобы преобразование было вашим последним шагом и в моделировании, и в процессе разбиения. То есть закончите любую желательную очистку сетки, перемещения или копирование узлов и элементов, и любого другого желательного моделирования и пересмотра разбиения до начала преобразования.



3.10. Определение слоев  разбиения.

 

Разбиение слоев в ANSYS,  в настоящее время определенное только для поверхностей, позволяет вам генерировать области со свободным разбиением, расположенные вдоль линий, имеющие любой из следующих свойств:

Одинаковый (или слабо изменяющийся) размер элемента вдоль линии;

Резкие переходы в размере элемента и в их числе в направлении, нормальном к линии.

Такие разбиения подходят для моделирования CFD эффектов пограничного слоя, электромагнитных  поверхностных эффектов, и т.д,

3.10.1 Установка средств управления  разбиением слоев в интерфейсе

Если вы используете интерфейс, вы устанавливаете средство управления  разбиением слоя на выбранном наборе линий, выбирая: MAIN MENU> Preprocessor > Mesh Tool

который показывает панель инструментов разбиения. Нажимая кнопку SET, следующую «LAYER” (слой) открывается «пиковый» диалог выбора линий с надписью «Area Layer Mesh Control On Picked Lines " Средство управления разбиением слоя поверхности на выбранной линии " диалоговая «коробка». При этом вы можете определить  следующее:

желательный размер элемента на линии, непосредственно вводя размер элемента (SIZE), или установкой числа делений линии (NDIV).

отношение интервала линии (SPACE, обычно 1.0 для разбиения слоя);

толщину внутреннего слоя разбиения (LAYER1). Элементы в этом слое, должны быть одного размера, с длинами краев равными указанному размеру элемента на линии.  Толщина первого слоя может быть определена  фактором  размера элемента на линии (фактор размера = 2 производит два ряда элементов однородного размера по линии; фактор размера = 3, три ряда, и т.д,), или абсолютной длиной.

толщину внешнего слоя разбиения (LAYER2). Размер элементов в этом слое постепенно увеличится от заданного в слое 1 (LAER1) к глобальному размеру элемента. Толщина слоя 2 могут быть определена или  фактором перехода разбиения (фактор перехода = 2 производит элементы, которые приблизительно удваиваются в размере как увеличение в направлении нормали к линии; фактор перехода = 3, утраивает  размер, и т.д.), или  абсолютной длиной.



Примечание.

Толщина слоя 1 должна быть больше или равняться указанному размеру элемента для линии. Если Вы используете фактор размера, чтобы определить слой1 (LAYER1), то фактор должен быть больше или равняться 1.0.

Примечание. Толщина слоя 2  - действительно интервал, по которому должен произойти переход разбиения между размером элементов слоя 1 и глобальным размером. Соответствующие значения для слоя 2, таким образом, зависит от диапазона изменения размера от глобального до слоя 1. Если вы используете фактор перехода разбиения, чтобы определить LAYER2, это должно быть больше, чем 1.0 (допускаемый размер следующего ряда должно быть больше, чем предыдущий) и, для лучших результатов, должно быть меньше чем 4.0,

Примечание - Для

выбранного набора линий, средство управления разбиением слоя может быть установлено или очищено без изменения существующего деления линии или установленных пространственных отношений для этих линий. Фактически, в этом диалоговом окне, пробел или ноль для SIZE/NDIV,SPACE, LAYER1, или LAYER2 те же самые значения, (они не будут устанавливаться  для обнуления или установки по умолчанию).

Рисунки ниже иллюстрируют послойное разбиение.

Рис. 3.11 Слои разбиения, расположенные вдоль линий, показывающие однородный размер элемента по линии и с резким переходам в размере элемента и числе элементов по направлению, нормальном  к линии

Для удаления управления разбиением слоя выбранного набора линий, выберите  кнопку очистки (CLEAR) около "Слоя" на Инструментах Разбиения. Существующие деления линий и отношения интервала для набора линий останутся теми же самыми.

 Установка средства управления разбиением слоев с помощью команд.

Команда LESIZE

определяет средство управления разбиением слоя, и другие характеристики размера элемента. Для информации об этой команде, см. инструкцию по  командам.



3.10. 2 Печать параметров разбиения слоев на линиях

Чтобы рассматривать или печатать параметры разбиения слоя, на линиях, используйте один из следующих методов:

Команда  LLIST. Интерфейс: UTILITY MENU> LIST > LINES

4 Средства управления, используемые для свободного и масштабированного разбиения.

В предыдущих разделах мы описали различные средства управления разбиением, доступных для вас. Теперь мы сосредоточимся, на средствах управления, соответствующих свободному разбиению, и соответствующих масштабированному разбиению.

4.1     Свободное разбиение

При свободном разбиении, никакие специальные требования не ограничивают твердотельную модель. Модель с любой геометрией, даже  нерегулярная, может быть разбита.

Используемые формы элемента будут зависеть от того, разбиваете ли вы поверхности  или объемы. Для  разбиения поверхности, свободная сетка могут состоять только из четырехугольных элементов,  только из треугольных элементов, или их сочетания. Для разбиения объема свободная сетка обычно ограничивается тетраэдрическими элементами. Элементы, имеющие форму пирамиды, могут также быть представлены в тетраэдрической сетке как переходные элементы. (См. раздел 3.9 для информации об элементах, имеющих форму пирамиды)

Если ваш выбранный тип элемента строго треугольный или тетраэдрический (например, PLANE2 и SOLID92), программа будет использовать только эту форму в течение разбиения. Однако, если выбранный тип элемента позволяет больше чем одна форма (например, PLANE82 или SOLID95), вы можете определить, какая форма (или формы) будут использоваться одним из следующих методов:

Команда; MSHAPE.

Интерфейс: MAIN MENU > Preprocessor >-Meshing-mesher Opt.

Вы должны также определить, что свободное разбиение должно использоваться для разбиения модели:

Команда: [MSHKEY, 0]. Интерфейс: Main Menu > Preprocessor >-Meshing-mesher Opt

Для поверхностных элементов, поддерживающих более чем одна форма, смешанная сетка формы (в которой обычно прямоугольная (quad) - является доминирующей) будет произведена по умолчанию. Для всего треугольного разбиения может требоваться [MSHAPE, 1,2D и MSHKEY, 0], но не рекомендуется, если используются элементы низшего порядка.



Примечание:

могут быть ситуации, когда важно иметь полностью четырехугольное разбиение. Свободное разбиение поверхности приводит к полностью четырехугольному разбиению, если общее количество делений  линий на границах поверхности равно, и качество элементов четырехугольника не производит никаких ошибок. Вы можете увеличивать возможности, что границы поверхности будут иметь равное общее количество делений линий, устанавливая SmartSizing и позволяя определить соответствующие деление элемента (скорее, чем установка числа делений элемента на любой из границ вручную [LESIZE]). Вы должны также удостовериться, что деление четырехугольника  выключено [MOPT, SPLIT, ОFF], чтобы удержать ANSYS от деления четырехугольных элементов с плохими  формами в треугольники. Деление четырехугольника включено для ошибочных  элементов по умолчанию. См. инструкцию по использованию  команды MOPT.

Для свободного  разбиения объема вы должны выбрать тип элемента, который позволяет только тетраэдрическую форму, или использовать элемент, поддерживающий несколько  форм и установить опцию формы только тетраэдрическую [MSHAPE, 1,3D и

MSHKEY, 0].

Для свободного разбиения, размеры элемента основаны на текущих установках команды DESIRE, наряду с ESIZE, KESIZE, и LESIZE. Если режим SmartSizing включен, размеры элемента будут определены командой SMRTSIZE

наряду с ESIZE, KESIZE, и LESIZE. ( Режим SmartSizing рекомендуется для свободного разбиения).  Вы можете найти все эти средства управления разбиением в интерфейсе: Main Menu> Preprocessor > MeshTooI и Main Menu > Preprocessor >-Meshing-Size Cntrls.

4.1.1 Разбиение поверхности типа лопасти, и элемент TARGE 170.

Специальный тип свободного разбиения, называемый разбиением типа лопасти, является желательным для некоторых случаев  контактных задач, включающее разбиение из трехсторонних поверхностей с элементом TARGE 170. Когда две из этих трех сторон имеют только одно деление, и третья сторона имеет любое число делений, результатом будет разбиение типа лопасти. (Используется команда LESIZE, чтобы установить число делений). Разбиение типа лопасти гарантирует, что ANSYS использует минимальное число треугольников для заполнения  поверхности, важной для контактных задач. Рассмотрим пример, показанный на рисунке 4.1, в котором две из сторон имеют только одно деление, в то время как третья сторона имеет четыре.



Рис. 4. 1  Пример разбиения типа лопасти

Условия для разбиения типа лопасти

Помните, чтобы использовать разбиение типа лопасти, должны быть удовлетворены следующие условия:

Вы должны разбивать трехстороннюю поверхность. Две из сторон должны иметь только один элемент; третья сторона может иметь любое число делений;

    Вы должны разбивать с элементом TARGE 170;

Вы должны определить что свободное разбиение использует [MSHKEY, 0 или MSHKEY, 2].

4.2 Масштабированное разбиение

Вы можете выбрать, чтобы программа использовала все четырехугольные поверхностные элементы, все треугольные поверхностные элементы, или все шестигранные (кирпичные) объемные элементы, чтобы произвести масштабированное разбиение. Масштабированное разбиение требует, чтобы поверхность или объем были регулярными, то есть  они должны удовлетворять некоторым критериям.

Для масштабированного разбиения размеры элемента получены на основе текущих установок команды DESIZE, наряду с ESIZE, KESIZE, и LESIZE

или установками через интерфейс: (Main Menu> Preprocessor >-Meshing-Size Cntrls >-ManualSize-optfon). Режим SmartSizing [SMRTSIZE] не может использоваться для масштабированного разбиения.

Примечание: Масштабированное разбиение не поддерживает применение тяжелых точек

4.2.1 Масштабированное разбиение поверхностей.

Масштабированное разбиение поверхностей содержит либо все четырехугольные элементы,  либо все треугольные элементы.

Примечание:

Масштабированное треугольное разбиение относится к процессу, в котором ANSYS берет поверхность и разбивает ее треугольными элементами, основанными по шаблону, который вы определяете. Этот тип разбиения особенно полезен для исследований, которые включают разбиения из твердых контактных элементов.

Для поверхности, подвергающейся  масштабированному разбиению, должны быть удовлетворены следующие условия:

А.  Поверхность  должна быть ограничена тремя или четырьмя линиями;

Б. Поверхность должна иметь равные числа элементов, на противоположных сторонах, или иметь деления, соответствующие одному из образцов переходного разбиения (см. рис. 4.8).

В. Если поверхность ограничена тремя линиями, число элементов должно быть равным  на всех сторонах;

Г. Ключ разбиения должен быть установлен для масштабированного разбиения [MSHKEY, 1]. Эта установка приводит к масштабированному разбиению, состоящему или всех четырехугольных элементов, или из  всех треугольных элементов, в зависимости от текущего типа элемента или установки ключа формы элемента [MSHAPE].

Д. Если ваша цель – треугольное масштабированное разбиение, вы можете выбрать образец для построения треугольных элементов [MSHPATTERN]. Если вы не выбрали образец, ANSYS выбирает его сам. См. инструкцию по использованию команды MSHPATTERN.

Рис. 4.2 показывает масштабированное разбиение основной поверхности на четырехугольные элементы, и  на треугольные элементы.

EQSLV

Main Menu > Solution> Analysis Option
.
Каждая из этих опций подробно обсуждается далее.
Опция New Analysis используется, если вам необходимо приложить новую гармоническую силу.
Опция Harmonic Response определяет тип анализа- гармонический анализ.
Опция метод решения позволяет вам выбрать один из следующих методов:
Полный метод (Fool method);
Усеченный метод (Reduced method);
Метод суперпозиции мод (Mode superposition method).
Опция формат вывода (Solution Listing Format) позволяет определить как гармонические перемещения будут выводиться на печать (Jobname.OUT). Вы можете выбрать, чтобы выводилась действительная и мнимая часть, или амплитуда и фазовый угол.
Опция вид матрицы масс (LUMPM).
Эта опция используется по умолчанию или соответствует аппроксимации матрицы масс сосредоточенными массами (в этом случае матрица масс имеет диагональный вид). Мы рекомендуем значение этой опции принимать по умолчанию для большинства приложений. Для некоторых задач, использующих “тонкие” системы, такие, как тонкие балки или очень тонкие оболочки, аппроксимация матрицы масс с помощью сосредоточенных масс часто приводит к лучшим результатам. Аппроксимация матрицы масс при помощи сосредоточенных масс требует меньшего времени решения и памяти.
После заполнения всех полей диалогового «ящика» опций гармонического анализа нажмите на кнопку «ОК» и появится второй диалоговый «ящик», где вы выберете метод решения.
Опция «Метод решения» [EQSLV]. Вы можете выбрать фронтальный метод (по умолчанию), метод соединенных градиентов Якоби (JCG), метод неполных соединенных градиентов Холецкого (ICCG). Фронтальный метод рекомендуется для большинства задач механики.
3. Приложение нагрузок к модели.
Гармонический анализ по определению предполагает, что приложенные нагрузки изменяются по синусоидальному закону по времени. Для полного описания гармонических нагрузок используется три параметра: амплитуды, фазовые углы, частотный диапазон (рис 2.1).

Рис. 2.1.

Амплитуда – это максимальное значение нагрузки, которые выбираются с использованием команд, приведенных в таблице 2.2.

Фазовый угол – это измеренное время, на которое нагрузка запаздывает или опережает относительно заданного момента времени. На комплексной диаграмме (см. рис 2.1) этот угол измеряется относительно действительной оси. Фазовый угол требуется только в том случае, если имеется несколько нагрузок, отличающихся по фазам. Например, вращение неуравновешенной антенны, показанной на рис. 2.2 будет приводить к вертикальным нагрузкам в четырех опорных точках с различными фазовыми углами.



Первый временной шаг в приложенной нагрузке используется для установки начальных условий, т. е. при t=0. Динамический анализ переходных процессов требует два набора начальных условий (так как уравнения движения представляют собой уравнения второго порядка): начальные перемещения и начальные скорости . Если они не заданы, то они считаются равными нулю. Начальные ускорения  принимаются всегда равными нулю, но вы можете выбрать ненулевые начальные ускорения приложением соответствующих ускорений на малом временном интервале.

Нулевые начальные перемещения и нулевые начальные скорости - это начальные условия по умолчанию, т.е. если  вы не должны ничего определять. Вы можете приложить нагрузки, соответствующие первому «углу» кривой «нагрузка-время» в первом временном шаге.

 Ненулевые начальные перемещения и ненулевые начальные скорости вы можете ввести такие начальные условия с помощью команды IC или через интерфейс:

Main Menu>Solution>-Loads Apply>Initial Condit`n>Define

Предостережение: Нельзя определять несовместные начальные условия. Например, вы определили начальную скорость в единственной степени свободы, а начальная скорость во всех других степенях свободы равна нулю, что приводит к конфликту начальных условий. В большинстве случаев начальные условия  вводятся во всех незакрепленных степенях свободы модели. Если эти начальные условия не одинаковы для всех степеней свободы, то нужно вводить их, как показано ниже. (См. описание команд TIMIND и IC).

Нулевые начальные перемещения и ненулевые начальные скорости Ненулевые скорости вводятся приложением малых перемещений в течение малого временного интервала на части конструкции, где должна быть определена скорость. Например, если , вы можете ввести перемещение равное 0,001 за временной интервал 0,004, как показано ниже.

TININT, OFF          |Эффект временного интегрирования выключен

D, ALL, UY, 0.001 |Введены малые перемещения (скорость направлена по Y )

TIME, 0.004 | начальная скорость =0,001/0,004=0,25



LSWRITE  | Запись данных в файл шагов нагрузки (Jobname.S01)

DDELE, ALL, UY| Уничтожение приложенных перемещений

           TININT, ON          |Эффект временного интегрирования включен

Ненулевые начальные перемещения и ненулевые начальные скорости

Это тот же случай, что приведен выше, исключая то, что вместо малых перемещений вводятся их действительные значения. Например, если , , вы должны ввести перемещение равное 1,0 в течение временного интервала 0,4.

 TININT, OFF          |Эффект временного интегрирования выключен

D, ALL, UY, 1.0 |Введены  перемещения (скорость направлена по Y )

TIME, 0.4 | начальная скорость =1.0/0,4=2,5

LSWRITE  | Запись данных в файл шагов нагрузки (Jobname.S01)

DDELE, ALL, UY| Уничтожение приложенных перемещений

           TININT, ON          |Эффект временного интегрирования включен

 Ненулевые начальные перемещения и нулевые начальные скорости

Это требует использования двух шагов [NSUBST,2] с шагом изменения выбранных перемещений [KBS,1]. Без шага изменения заданные перемещения будут изменяться непосредственно со временем, приводя к ненулевой начальной скорости. Пример, приведенный ниже, показывает, как ввести  и .

TININT, OFF      |Эффект временного интегрирования выключен

D, ALL, UY, 1.0 |Введены  перемещения (скорость направлена по Y )

TIME, 0.001 | Малый временной интервал

NSUBST, 2 |Два шага

KBC,1          | Скачек нагрузки

LSWRITE    | Запись данных в файл шагов нагрузки (Jobname.S01)

                  Анализ переходного процесса

TIMINT,ON | Эффект временного интегрирования включен

TIME,….   | Реальный временной шаг

DDELE, ALL, UY| Удаление заданных перемещений

KBC,0                   |Плавно возрастающая нагрузка (если нужно)

Продолжение процедуры нормального переходного анализа

Ненулевое начальное ускорение

Это может быть аппроксимировано выбором требуемого ускорения [ACEL] в малый интервал времени. Команды, применяемые для ввода начального ускорения 9,81, приведены ниже.

  ACEL,,9.81 | Начальное ускорение в Y направлении



TIME, 0.001 | Малый временной интервал

NSUBST,2   | Два шага

KBS,1           |Скачек нагрузки

LSWRITE    | Запись данных в файл шагов нагрузки (Jobname.S01)

Переходный анализ

TIME,….| Реальный временной шаг

DDELE,..   | Удаление заданных перемещений (если требуется)

KBC,0     | Плавно возрастающая нагрузка (если нужно)

Продолжение процедуры нормального переходного анализа

Приложение нагрузок для динамического анализа переходных процессов

В таблице 6.2 приведены возможные нагрузки для динамического анализа переходных процессов. Выбирая инерционные нагрузки, вы можете определить их и для твердотельной модели, и для конечно-элементной модели. Вы можете также определить сложные граничные условия массивом табличного типа.

Таблица 6.2

Нагрузки для переходного анализа

Тип нагрузки	Категория	Команды	Интерфейс
Перемещения (UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ	Закрепления	D	Main Menu>Solutions>-Loads-Apply-Stuctural-Displasiment
Силы, моменты (FX, FY, FZ, MX, MY, MZ)	Силы	F	Main Menu>Solutions>-Loads-Apply-Stuctural-Forse/Moment
Давление (PRES)	Поверхностные нагрузки	SF	Main Menu>Solutions>-Loads-Apply-Stuctural-Pressure
Температура (TEMP) Обтекание (FLUE)	Объемные нагрузки	BF	Main Menu>Solutions>-Loads-Apply-Stuctural-Temperature
Гравитация, вращение	Инерционные нагрузки	-	Main Menu>Solutions>-Loads-Apply-Stuctural-Other

Приложение нагрузок с использованием команд

В таблице 6.3 приведены команды приложения нагрузок для динамического анализа переходных процессов.

Таблица 6.3

Тип нагрузки	Тведотельная или конечно-элементная модель	Объекты	Приложение	Удаление	Печать	Операции	Опции
1	2	3	4	5	6	7	8
Перемещения	Твердотельная	Точки	DK	DKDELE	DKLIST	DTRAN	-
Твердотельная	Линии	DL	DLDELE	DLLIST	DTRAN	-
Твердотельная	Поверхности	DA	DADELE	DALIST	DTRAN	-
Конечно-элементная	Узлы	D	DDELE	DLIST	DSCALE	DSYM DSUM
Силы	Твердотельная	Точки	FK	FKDELE	FKLIST	FTRAN	-
Конечно-элементная	Узлы	F	FDELE	FLIST	FSCALE	FSUM
Давление	Твердотельная	Линии	SFL	SFLDELE	SFLLIST	SFTRAN	SFGRAD
Твердотельная	Поверхности	SFA	SFADELE	SFALIST	SFTRAN	SFGRAD
Конечно-элементная	Узлы	SF	SFDELE	SFLIST	SFSCALE	SFGRAD SFCUM
Конечно-элементная	Элементы	SFE	SFEDELE	SFELIST	SFSCALE	SFGRAD SFBEAM SFFUN SFCUM

<


Продолжение табл.6.3

1	2	3	4	5	6	7	8
Температура, Обтекание	Твердотельная	Точки	BFK	BFKDELE	BFKLIST	BFTRAN	-
Твердотельная	Линии	BFL	BFLDELE	BFLLIST	BFTRAN	-
Твердотельная	Поверхности	BFA	BFADELE	BFALIST	BFTRAN	-
Твердотельная	Объемы	BFV	BFVDELE	BFVLIST	BFTRAN	-
Конечно-элементная	Узлы	BF	BFDELE	BFLIST	BFSCALE	BFSUM
Конечно-элементная	Элементы	BFE	BFEDELE	BFELIST	BFSCALE	BFSUM
Инерционные	-	-	ACEL OMEGA DOMEGA CGLOC CGOMGA DCGOM IRLF	-	-	-	-

Приложение нагрузки с использованием интерфейса.

Приложение нагрузок на линии.

 Main Menu>Solutions>-Loads-Apply-Stuctural-Displasiment>On Lines

Печать нагрузок

Utility Menu>List>Loads>Load type

Возможные опции шагов нагрузки для динамического анализа переходных процессов приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4

Опция	Команда	Действия в интерфейсе
Динамические опции
Эффект интегрирования по времени	TIMINT	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequense > Time Integration
Переходные параметры интегрирования	TINTP	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequense > Time Integration
Демпфирование	ALPHAD BETAD MP,DAMP	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Damping
Основные опции
Время	TIME	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Time & Time Step или Time & Substep
Скачкообразная или плавно изменяющаяся нагрузка	KBC	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Time & Time Step или Time & Substep

ERESX

Main Menu > Solution> Load Step Opt>Output Ctrls>Integration Pt
  Основные опции включают следующее:
Число гармоник решения [NSUBST],
Вы можете запросить некоторое число гармоник в решении. Решение (шаги) будут размещены внутри выбранного частотного интервала [HARFRQ]. Например, если вы выберите 10 гармоник в диапазоне от 30 до 40 Гц, программа будет рассчитывать реакцию на 31, 32, 33,…39 и 40 Гц. Реакция не рассчитывается на нижней частоте диапазона.
Пошаговое или плавное нагружение [KBC].
Нагрузка может быть пошаговой или плавной. По умолчанию она плавная, это означает, что амплитуда нагрузки постепенно возрастает с каждым шагом. Пошаговая нагрузка [KBS,1] означает, что амплитуда нагрузки будет поддерживаться постоянной для всех шагов в частотном диапазоне.
Частотный диапазон сил [HARFRQ].
Частотный диапазон должен быть определен в количестве циклов в единицу времени. Внутри этого диапазона вы затем можете выбрать число гармоник, которое будет рассчитано.
Демпфирование.
Демпфирование в системе должно быть обязательно определено, иначе может получиться бесконечная амплитуда на резонансной частоте. Частотно-зависимые коэффициенты демпфирования вводятся командами ALPHAD (пропорциональные матрице масс) и BETAD (пропорциональные матрице жесткости), а частотно-независимый коэффициент демпфирования вводится командой DMPRAT.
Замечание: если демпфирование не определено в прямом методе гармонического анализа, программа использует нулевое демпфирование.
Опции представления результатов включают следующее:
Вывод печати [OUTPR] использование этой опции позволяет включать различные данные результата в выходной файл (Jobname.OUT).
База данных и данные в результирующем выходном файле [OUTRES]. Эта опция контролирует данные в выходном файле (Jobname.RST).
 Экстраполяция результатов [ERESX]. Использование этой опции позволяет просматривать результаты на элементах копированием их на узлы вместо экстраполяции (по умолчанию).
5. Сохраните копию базы данных в файле с именем. Вы затем можете заново вызвать вашу модель, перезапустив ANSYS и вводя команду RESUME.

Команда SAVE.

Интерфейс: Utility Menu>File>Save as.

6. Запуск решения. Команда SOLVE. Интерфейс Main Menu>Solution>Solve – Current LS.

7. Повторите шаги с 3 по 6 при других дополнительных нагрузках  и других частотных диапазонах. Если вы планируете проводить постпроцессорную обработку (POST26), частотные диапазоны не должны перекрываться между шагами нагрузки. Другой метод увеличения шагов нагрузки заключается в сохранении шагов нагрузки в файле, и затем получении решения, используя макрос.

8. Выйдите из режима решения.

2.2. Просмотр результатов.

Результаты гармонического анализа записываются в файл результатов Jobname.RST    Они состоят из следующих данных, каждый из которых зависит от частоты, для которой было получено решение:

Прямые данные.

Перемещения узлов (UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ).

Производные данные:

Напряжения в узлах и элементах;

Деформации в узлах и элементах;

Силы в элементах;

Реакции в узлах и т. д.

Если вы определили демпфирование в системе, ее реакция не будет находиться в одной фазе с действующими силами. Результаты расчетов будут комплексными числами и хранятся в виде действительных и мнимых частей. Комплексные результаты будут получаться, если к системе приложено несколько сил, отличающихся по фазам.

2.3. Постпроцессоры.

Вы можете просмотреть результаты, используя или постпроцессор POST26 или POST1. Обычно вначале используют POST26 для идентификации частот, при которых будут максимальные перемещения (или напряжения), выбирают наиболее интересные точки модели и затем используют POST1 для исследования объектов модели в этих критических режимах.

POST1 используется для просмотра результатов в объектах модели при некоторых частотах;

POST26 позволяет вам просматривать результаты в некоторых точках модели при некоторых частотных диапазонах.

Некоторые типичные операции постпроцессоров для гармонического анализа приведены ниже. Необходимо помнить, что:

Для просмотра результатов в POST1 и POST26 база данных должна содержать туже самую модель, для которой получено решение;



Должен быть получен результирующий файл (Jobname.RST).

Использование POST26

Результатом работы POST26 является таблица. Каждая переменная имеет свой ссылочный номер, первый номер зарезервирован для частоты.

1. Определите переменные, используя эти опции:

Команды:

NSOL для  перемещений узлов;

ESOL для решений в элементах (например, напряжений)

RFORSE для реакций (сил).

Интерфейс:

Main Menu>TimeHist Postpro >Define Variables.

Команда FORSE позволяет вам определить полные силы, статические компоненты в полных силах, силы демпфирования, или инерционные компоненты.

2. Рисование графика переменных в функции частоты или другой переменной. Введите команду PLCPLX для работы с амплитудой, фазовым углом, действительной или мнимой частью.

Команды: PLVAR, PLCPLX

Интерфейс:

Main Menu>TimeHist Postpro >Graph Variables.

Main Menu>TimeHist Postpro >Setting>Graph.

3. Вывод на печать переменных. Для вывода экстремальных значений используйте команду EXTREM, затем введите команду PRCPLX для амплитуды, фазового угла, действительной или мнимой части.

Команды: PRVAR, EXTREM, PRCPLX.

Интерфейс:

Main Menu>TimeHist Postpro >List Variables/List Extremes

Main Menu>TimeHist Postpro >Setting>List.

В POST26 имеется много других функций, таких как математические преобразования над переменными с комплексной арифметикой, перемещение переменных в массивы и т. д.

В результате просмотра результатов вы можете определить критические частоты для дальнейшего использования постпроцессора POST1.

Использование POST1

1. Прочитайте результат гармонического анализа. Для этих целей вы можете использовать команду SET, но при этом будет читаться либо действительная часть решения, либо мнимая. Истинная величина результата получится при применении команды SRSS

(квадратный корень из суммы квадратов) действительной и мнимой частей.

2. Нарисуйте деформированное состояние системы, контуры напряжений, деформаций и т. д. Или в векторном виде [PLVEC]. Для получения табулированного листинга используйте команды PRNSOL, PRESOL, и т.д.



Опция рисования деформированного состояния

Команда PLDISP

Интерфейс: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape

Опция рисование контуров.

Команды: PLNSOL или PLESOL.

Интерфейс: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot-Nodal Solu или Element Solu.

Используйте опции для вывода результатов, таких как напряжение (SX, SY, SZ….), деформации (EPELX, EPELY, EPELZ…) и перемещения (UX, UY, UZ…).

Опция рисования в векторном виде.

Команда PLVEC

Интерфейс:

Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector Plot- Predefined.

Опция табулированный листинг.

Команды:

PRNSOL (результаты узлов)

PRESOL (результаты элементов)

PRRSOL (реакции)

NSORT, ESORT.

Интерфейс Main Menu>General Postproc>List Results>Nodal Solution.

Main Menu>General Postproc>List Results>Element Solution.

Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solution.

Для сортировки данных перед печатью используйте команды NSORT или ESORT.

Постпроцессор POST1 имеет много других функций, таких как масштабирование результатов, преобразование результатов в различные координатные системы, комбинирование случаев нагружения и т. д.

2.4. Гармонический анализ простой системы.

В этой простой задаче мы определим гармоническую реакцию двух массовой системы. Определим амплитуды Xi и фазовые углы fi для каждой массы mi. Система находится под действием гармонической силы ,

действующая на массу m1.

Свойства материалов для данной задачи

 



Амплитуда силы

Длина пружин является произвольной и используется только для определения направления деформации пружин. Две главные степени свободы определены на массах в направлении деформации пружин. Частотный диапазон выбран от нуля до 7.5 Гц. Всего учитывается 30 гармоник. Шаг по частоте составляет 7.5/30=0.25 Гц

Ввод заголовка  задачи.

1. Utility Menu>File>Change Title

2. Введите текст «Harmonic Response of Two Mass Spring System» и нажмите «OK»



Определение типов элементов.

1. Main Menu > Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete.

2. Нажмите Add. Появится диалоговая «коробка» типов элементов.

3. Прочитайте список элементов в левой части «коробки» и выберите «Combination».

4. Щелкните один раз в правой части коробки на «Spring-damper 14».

5. Нажмите APPLY.

6. В левой части выберите «Structural Mass» и выберите их.

7. Щелкните один раз мышкой по «3D mass 21» в правой части «коробки».

8. Нажмите ОК диалоговая «коробка» типов элементов закроется.

9. Нажмите на «Close».

Ввод реальных констант.

1. Main Menu > Preprocessor>Real Constants

2. Нажмите Add. Откроется диалоговая коробка реальных констант.

3. Нажмите Type 1.

4. Нажмите ОК. Откроется диалоговая «коробка» для Combin14.

5. Введите 200 для жесткости пружин (К)  и 0.1 для коэффициента демпфирования (CV1) и нажмите ОК.

6. Повторите шаги 2-4 для типа элемента 2, MASS21.

7. Введите 0.5 для для массы в направлении X и нажмите ОК.

8. Нажмите Close, закройте коробку реальных констант.

Построение узлов.

1. Main Menu > Preprocessor>Modeling-Create>Nodes>In Active CS.

2. Введите 1 для номера узла.

3. Введите 0, 0, 0 для координат X, Y, Z соответственно.

4. Нажмите Apply.

5. Введите 4 для номера узла.

6. Введите 1, 0, 0 для координат X, Y, Z соответственно.

7. Нажмите ОК.

8. Utility Menu>PlotCtrl>Numbering. Откроется коробка управления нумерацией.



9. Нажмите один раз «Node Numbers on»

10. Нажмите ОК.

11. Main Menu > Preprocessor>Modeling-Create>Nodes>Fill between Nds

12. В графическом окне нажмите на узлы 1 и 4 (в левой и правой стороне экрана). Маленькая «коробка» откроется вокруг каждого узла.

13. Нажмите ОК. Откроется диалоговая коробка построения узлов между двумя узлами.

14. По умолчанию строится 2 узла. Нажмите ОК. Узлы 2 и 3 появятся на графическом окне.

Построение элементов пружин.

1. Main Menu > Preprocessor>Modeling-Create>Elements>Auto Numbered-Thru Nodes. Откроется “пиковое” меню.

2. На графическом окне нажмите один раз на узлы 1 и 2.

3. Нажмите Apply. Появится линия между выбранными узлами.

4. Нажмите один раз на узлы 2 и 3.

5. Нажмите Apply. Появится линия между выбранными узлами.

6.  Нажмите один раз на узлы 3 и 4

7. Нажмите ОК. Появится линия между выбранными узлами.

Построение элементов масс

1. Main Menu>Preprocessor>Modeling-Create>Elements>Elem Attributes

2. Введите 2 как номер типа элемента.

3. Введите 2 как номер реальных констант и нажмите ОК.



4. Main Menu > Preprocessor>Modeling-Create>Elements>Auto Numbered-Thru Nodes. Откроется “пиковое” меню.

5. На графическом окне нажмите один раз на узел 2.

6. Нажмите Apply.

7. На графическом окне нажмите один раз на узел 3 нажмите ОК.

Выбор типа анализа, главных степеней свободы и шагов нагрузки.

1. Main Menu > Solution> Analysis Type- New Analys

2. Нажмите на «Harmonic» и нажать ОК.

3. Main Menu > Solution> Analysis Option

4. Нажмите на Full, выбирая метод решения.

5. Нажмите один раз на “Amplitude+phase» для выбора формата вывода.

6. Нажмите ОК на диалоговом ящике Full Harmonic Analyze

7.  Main Menu > Solution> Load Step Opt> -Output Ctrls>SoluPrintout.

8. Нажмите на «Last substep» для печати частот нажать на ОК.

9. Main Menu > Solution> Load Step Opt>Time/Friquens>Freq & Substep

10.  Введите 0 и 7.5 для частотного диапазона.

11. Введите 30 для числа шагов.

12. Нажмите на «Stepped»

13. Нажмите ОК.

Определение нагрузок и граничных условий.

1. Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Displasement>On Nodes

2. Нажмите «Pick All» «Выбрать все»

3. Выбрать UY.

4. Нажать ОК.



5. Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Displasement>On Nodes

6. В графическом окне нажать на узлы 1 и 4.

7. Нажать ОК.

8. В диалоговом окне нажать на UX и UY.

9. Нажать на ОК.

10.  Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Force/Moment>On Nodes

11. В графическом окне нажать на узел 2.

12. Нажать ОК.

13. В диалоговом окне выбрать FX

14. Ввести 200 для действительной части и нажать ОК.

Решение модели.

1. Main Menu>Solution>Solve – Current LS.

2. Посмотреть информацию в окне статуса и нажать Close.

3. Нажать ОК.

4. Когда решение закончится, появится диалоговое окно «Solution is done” Нажать Close.

Просмотр результатов.

Для этого примера мы будем просматривать результаты решения для узлов 2 и 3.

1. Определение списка переменных для вывода: Main Menu>TimeHist Postpro >Define Variables. Откроется диалоговое окно.

2. Нажать Add. Откроется диалоговое окно.

3. По умолчанию выбираются узловые решения «Nodal DOF». Откроется диалоговое окно узловых перемещений.

4. Ввести 2, как номер переменной. (Номер 1 по умолчанию – частота).

5. Ввести 2, как номер узла.

6. Ввести 2UX, как метку пользователя. (На графике соответствующая кривая выведется с этой меткой).

7. В правой части «коробки» найти «Translation UX»

8. Нажать ОК.

9. Нажать «Add» на диалоговом окне выбора переменных. Откроется диалоговое окно.

10. Нажать ОК на узловые решения «Nodal DOF». Откроется диалоговое окно.

11. Введите 3 как номер переменной.



12. Введите 3 как номер узла

13. Введите 3UX, как метку пользователя.

14.  В правой части «коробки» найти «Translation UX»

15. Нажать ОК.

16. Нажать Close

17. Оформление графика Utility Menu>PlotCtrl>Style>Graphs Откроется меню управления графиками

18. В диалоговом окне для типа сетки выбрать X и Y.

19. Нажать ОК.

20. Вывод графика  Main Menu>TimeHist Postpro >Graph Variables.

21. Введите 2 как 1-ю переменную графика.

22. Введите 3 как 2-ю переменную графика.

23. Нажать ОК. Появится график (рис.2.2).

Рис.2.2

3. Усеченный метод

Усеченный метод использует усеченные матрицы для гармонического расчета. Решение задачи состоит из следующих шагов:

1. Построение модели;

2. Приложение нагрузок и получение усеченного решения;

3. Просмотр результатов усеченного решения.

4. Расширение решения

5. Просмотр результатов расширенного решения.

Первый шаг конечно, точно такой же, как и для полной модели.

3.1. Приложение нагрузок и получение усеченного решения. 



В усеченном методе мы подразумеваем главные степени свободы.

1. Введите процессор решения.

Команда /SOLU Интерфейс: Main menu>Solution

2. Определите тип анализа и опции. Опции для усеченного анализа те же самые, как для полного метода.

Выберите усеченный метод решения;

Вы можете включить эффекты предварительного напряжения [PSTRES]. Это требует файлов элементов с предшествующего статического или переходного динамического анализа.

3. Определите главные степени свободы. Главные степени свободы являются определяющими или динамическими степенями свободы, определяющими динамическое поведение системы. Для усеченного динамического анализа главные степени свободы выбираются с учетом места на системе, где вы хотите приложить силы или не нулевые перемещения.

4. Приложите нагрузку на модель. Гармоническая нагрузка может быть той же самой, что описана для полного метода, исключая некоторые особенности:

Допускается приложение только сил и перемещений. Нагрузки элементов, такие как давление, температура, ускорение не поддерживаются.

Силы и ненулевые перемещения должны быть приложены только к главным степеням свободы.

5. Выберите опции шагов нагрузок. Они те же самые, что для полного метода, за исключением команд OUTRES и ERESX. Команда OUTPR контролирует вывод на печать узловые решения главных степеней свободы. [OUTPR, NSOL, ALL (или NONE)].

6. Сохраните копию базы данных.

Utility Menu>File>Save as.

7. Запустите решение

Main Menu>Solution>Solve – Current LS.

8. Повторите шаги с 4 по 7 при дополнительных силах и частотных диапазонах. Если вы планируете использовать временной частотный постпроцессор POST26, частотные диапазоны не должны перекрываться.

9. Закройте меню SOLUTION.

3.2  Просмотр результатов усеченного решения.



Результаты усеченного гармонического анализа записываются в усеченный файл перемещений Jobname. RFRQ. Он состоит из перемещений по главным степеням свободы, которые имеют гармонический характер для каждой частоты силы, для которых было получено решение. Как и для полного метода, эти перемещения будут комплексными, если было определено демпфирование, или если силы были приложены не в одной фазе. Вы можете просмотреть перемещения по главным степеням свободы в функции от частоты, используя POST26. ( POST1 не может быть использован, потому что полное решение по всем степеням свободы не получено). Процедура использования POST26 точно такая же, как и для полного метода, исключая некоторые особенности.

Перед определением переменных для POST26 используйте команду FILE для выбора данных, которые будут читаться из файла Jobname.RFRQ. Например, если HARMONIC - имя задачи команда будет иметь вид: FILE, HARMONIC,RFRQ.

Учитываются только данные о степенях свободы узлов (соответствующие главным степеням свободы), таким образом, применяется только команда NSOL для определения переменных.







3.3. Расширение решения   

Расширение решения предназначено для расчета полных перемещений, напряжений и сил для всех степеней свободы. Эти расчеты проводятся только для частот и фазовых углов, которые вы выбрали. Перед началом решения расширения вы должны просмотреть усеченного сечения, используя POST26 и идентифицировать критичные частоты и фазовые углы.

Расширение решения требуется не всегда. Например, если вы интересуетесь в основном перемещениями в специфических точках конструкции, усеченное решение может удовлетворить ваши запросы. Если вы хотите определить перемещения не по главным степеням свободы, или вас интересуют напряжения, вы должны применить расширенное решение.

Необходимо помнить, что:

Должны быть созданы файлы RFRQ, TRI, EMAT и ESAV;

База данных должна содержать ту же самую модель, для которой получено усеченное сечение.

3.3.1. Расширение мод



1. Перезапустите процессор решения

/SOLU

Main Menu > Solution.

2. Активизируйте решение расширения и его опции.

Опции	Команды	Интерфейс
Расшиение Вкл/Выкл	EXPASS	Main Menu>Solution>Analys Type-Expansion Pass
Число решений для расширения	NUME XP	Main Menu>Solution>Load Step Opt-Expansion Pass>Range of  Solu s
Частотный диапазон для расширения	NUME XP	Main Menu>Solution>Load Step Opt-Expansion Pass>Range of Solu s
Фазовый угол для расширения	HREXP	Main Menu>Solution>Load Step Opt-Expansion Pass>Range of Solu s
Расчет напряжений Вкл/выкл	NUME XP EXPSOL	Main Menu>Solution>Load Step Opt-Expansion Pass>Range of Solu s
Узловые решения Формат вывода	HROUT	Main Menu>Solution>Analys Opt

Опция Expansion Pass On/Off [EXPASS] (Расширение Вкл/Выкл)

Выберите ON

Опция

Число решений для расширения [NUMEXP, NUM].

Выберите число. Это число равномерно распределенных решений в частотном диапазоне. Например, команда  NUMEXP ,4,1000,2000 выбирает 4 решения в частотном диапазоне от 1000 до 2000 Гц при 1250, 1500, 1750, 2000 Гц.

Опция

Частотный диапазон для расширения [NUMEXP, BEGRNG, ENDRNG].

3. Выберите частотный диапазон. (См. предыдущий пример). Если вы не хотите расширять несколько решений, вы можете использовать команду EXPSOL для идентификации единственного решения для расширения (или с помощью задания номера шага нагрузки, или с помощью его частоты). Если несколько решений будет расширено в некотором частотном диапазоне, мы предполагаем, что вы запросите и действительную и мнимую части в полученном расширении [HREXP, ALL]. Таким образом, вы можете легко комбинировать две части в POST26 для просмотра пиковых значений перемещений, напряжений и других результатов. С другой стороны, для единственного решения, полученного командой [EXPSOL], вы можете выбрать фазовый угол. В этом случае пиковое перемещение может быть получено с использованием команды [HREXP,angle].



Опция вычисление напряжений Вкл/Выкл.[NUMEXP или EXPSOL].

Вы можете выключить вычисление напряжений и сил, если захотите. По умолчанию они вычисляются.

Опция формат вывода узловых решений [HROUT].

Определите, как гармонические перемещения будут выводиться на печать  (Jobname. OUT). Вы можете выбрать в виде действительной и мнимой части (по умолчанию) и виде амплитуды и фазового угла

Команда OUTPR. Интерфейс: Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Output Ctrls>Solu Printout.

База данных и результирующий выходной файл

Используются следующие опции для управления данными в результирующем выходном файле  (Jobname. RST).

Команда OUTRES. Main Menu>Load Step Opt-Output Ctrls>DB/Results File.

Экстраполяция результатов.

Используя эти опции можно просмотреть интегральные результаты для элементов путем копирования их в узлы вместо  экстраполяции (по умолчанию).

Примечание:

Поле FREQ команды OUTPR и OUTRES может иметь два значения: ALL или NONE.

Команда ERESX. Интерфейс: Main Menu>Load Step Opt-Output Ctrls>Integration Pt.

4. Запустите решение расширения.

Main Menu>Solution>Solve – Current LS.

5. Повторите шаги 2,3 и 4 при дополнительных решениях. Каждое решение расширения хранится как отдельный шаг нагрузки в файле результатов.

6. Выйдите из режима решения, закрыв меню Solution.

 

3.3.2. Просмотр результатов расширения

Результаты расширенного решения записываются в файл Jobname.RST. Он состоит из следующих данных, рассчитанных для каждой частоты, для которой было получено решение.

Прямые данные:

Перемещения узлов (UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ).

Производные данные:

Напряжения в узлах и элементах;

Деформации в узлах и элементах;

Силы в элементах;

Реакции в узлах;

И т.д.

Вы можете просмотреть их, используя POST1. Если вы провели расширение решения на нескольких частотах, вы можете использовать POST26 для получения графика напряжений в функции от частоты.



Процедура использования POST1 или POST26 та же самая, что описана для полного метода, исключая одну особенность: если вам требуется фазовый угол [HREXP, angle], то только одно решение возможно для каждой частоты.

4. Метод суперпозиции мод

Метод суперпозиции мод основан на суммировании  коэффициентов собственных мод, полученных в модальном анализе для расчета гармонической реакции. Процедура использования метода состоит из следующих основных шагов:

1. Построение модели;

2. Решение задачи на собственные частоты и формы (модальный анализ);

3. Получение гармонической реакции методом суперпозиции мод;

4. Расширение полученного решения;

5. Просмотр результатов.

Некоторые замечания по модальному анализу 

Подходят следующие методы: подпространства (subspace), блочный (Block Lanczos), усеченный (reduced) или Power Dynamic. (Другие методы, такие как несимметричный и демпфированный не применяются для суперпозиции мод). Если применяется метод Power Dynamic для модального анализа, то возможно применение не нулевых нагрузок или перемещений.

Модальный анализ должен содержать столько мод, сколько необходимо для получения гармонической реакции.

При использовании усеченного метода включите те главные степени свободы, к которым были приложены гармонические нагрузки;

Если вам необходимо гармонически изменяющиеся нагрузки на элементы (давление, температура, ускорения), вы должны выбрать их в модальном анализе. Нагрузки игнорируются в модальном анализе, но вектор нагрузок будет рассчитан и записан в файле собственных форм (Jobname.MODE). Вы можете использовать вектор нагрузок в гармоническом решении.

Раскрытие собственных мод не обязательно для метода суперпозиции. (если вы хотите посмотреть формы мод графически, для этого нужно их расширение);

Данные модели, такие как повороты узлов не должны изменяться между модальным и гармоническим анализом.



4.1.   Решение задачи гармонического анализа методом суперпозиции мод.   

В этом шаге программа использует формы мод, полученные в модальном анализе. Файл собственных мод (Jobname.MOD) должен быть создан и база данных должна содержать ту же самую модель, для которой был проведен модальный анализ. Если при модальном анализе использовался метод подпространства, или блочный метод, и при этом использовалась матрица масс по умолчанию, т. е. не диагональная матрица масс, может быть получен полный файл  (Jobname. FULL).  

1. Войдите в режим решения.

/SOLU или Main Menu>Solution

2. Определите тип анализа и его опции. Это тоже самое, что описано для полного метода ,исключая некоторые различия.

Выберите метод суперпозиции мод [HROPT].

Выберите моды, которые вы хотите использовать для решения [HROPT]. Это определяет точность гармонического решения. Обычно число мод должно быть выбрано так, чтобы их частотный диапазон был больше на 50%, чем частотный диапазон приложенных сил.

Обычно решение «сгущается» около собственных частот конструкции [HROUT] для получения более точной кривой реакции.

Обычно на каждой частоте печатается суммарная таблица коэффициентов вклада каждой моды в общую реакцию системы. [HROUT].

3. Приложите нагрузки к модели. Гармоническое нагружение то же самое, исключая следующие особенности:

Только силы, ускорения и вектор нагрузок, созданный в модальном анализе являются правильными. Используйте команду LVSCALE для приложения вектора нагрузок из модального анализа.

Если используются моды, полученные усеченным методом модального анализа, силы должны быть приложены к главным степеням свободы.

4. Выберите опции шагов нагрузки. Это то же самое, что описано для усеченного метода, исключая то, что вы можете выбрать модальное демпфирование [MDAMP]. С помощью команды [NSUBST] вы можете выбрать число решений с каждой стороны резонансного пика, если выбрана опция [HROUT]. По умолчанию вычисляется 4 решения, но вы можете выбрать другое число от 2 до 10.



5. Если вы использовали метод подпространства или блочный метод, вы можете использовать узловые компоненты с помощью команды OUTRES, NSOL для ограничения данных перемещения в редуцированный файл перемещений Jobname.RFRQ. Решение задачи о расширении будет давать правильные результаты для тех узлов и тех элементов, в которых все узлы элементов записаны в файл с расширением RFRQ.

6. Сохраните копию базы данных.

Utility Menu>File>Save as.

7. Запуск задачи на решение.

Main Menu>Solution>Solve – Current LS.

8. Повторите шаги с 3 по 6 при дополнительных нагрузках и частотных диапазонах. Если вы планируете использовать временной частотный постпроцессор POST26, частотные диапазоны не должны перекрываться.

9. Выйдите из режима решения.

4.2. Расширение решения и просмотр результатов

Процедура расширения решения та же самая, что описана для усеченного метода. Файл Jobname.TRI необходим, только если использовался метод раскрытия редуцированных мод. Результаты состоят из гармонически изменяющихся перемещений, напряжений и усилий реакции для каждой частоты. Вы можете просмотреть эти результаты, используя POST26 или POST1

5. Гармонический анализ предварительно напряженных конструкций.

Гармонический анализ предварительно напряженных конструкций рассчитывает гармоническую реакцию таких систем, как скрипичная струна. Это возможно только при усеченном методе решения или методе суперпозиции мод. Принимается, что амплитуда гармонической составляющей напряжения намного меньше, чем величина предварительного напряжения.

Процедура редуцированного решения предварительно напряженной конструкции та же самая, что для любого редуцированного анализа, исключая то, что вначале необходимо провести статический анализ.

1. Постройте модель и получите статический расчет с учетом эффекта предварительного нагружения. [PSTRES, ON].



2. Перезапустите «SOLUTION» и получите редуцированное гармоническое решение с включением эффектов предварительного нагружения. [PSTRES, ON]. При этом должны быть получены файлы Jobname.EMAT и Jobname.ESAV из статического анализа.

3. Для учета эффекта предварительного нагружения по методу суперпозиции мод вы должны вначале выполнить модальный анализ с учетом предварительного напряжения. Результаты этого анализа будут учитываться в методе суперпозиции мод.

6. АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

6.1. Введение.

Анализ переходных процессов (иногда называемый анализом во времени) предназначен для нахождения динамической реакции системы при действии некоторых нагрузок, зависящих от времени. Вы можете использовать этот тип анализа для определения временной зависимости перемещений, деформаций, напряжений и сил в системе как реакцию на некоторую комбинацию статических, переходных и гармонических сил. Расчет во временной шкале означает, что эффекты инерции и демпфирования являются важными. Если эти эффекты не учитываются, то достаточно статического анализа.

Основное уравнение движения имеет вид

               ,

где -матрица масс, -матрица демпфирования, -матрица жесткости, ()-вектор ускорений узлов, -вектор скоростей узлов, -вектор перемещений узлов. -вектор нагрузки.

В некоторый данный момент времени t это уравнение может интерпретироваться  как набор «статических» уравнений равновесия с учетом сил инерции и сил демпфирования. ANSYS использует метод Нъюмарка в процедуре интегрирования по времени. Приращение по времени задается временными шагами.

6.2. Подготовка для проведения динамического анализа переходных процессов.

Вы будете использовать тот же самый набор команд для построения модели и получения динамического анализа переходных процессов, что вы используете для других типов конечно-элементного анализа. Динамический анализ переходных процессов более трудоемкий, чем статический анализ и требует больших ресурсов компьютера и очень больших ваших «инженерных» ресурсов (например, затраченного времени). Вы можете сберечь часть этих ресурсов проведением некоторой предварительной работы для понимания физической сущности задачи. Например, вы можете:



1. Вначале решить простейшую задачу. Модель, состоящая из балок, масс и пружин может давать хорошее приближение к истинному решению при минимальных затратах времени. Эта простейшая модель может полностью удовлетворить вас при решении задачи отыскания динамической реакции системы.

2. Если вы включаете в систему нелинейности, попытайтесь вначале понять, как эти эффекты влияют на систему при статической нагрузке. В некоторых случаях их не имеет смысла включать в динамический анализ.

3. Попытайтесь понять динамику системы. Для этого полезно провести модальный анализ для определения собственных частот и мод колебаний. Это поможет вам понять реакцию системы при действии нагрузок. Кроме того, знание собственных частот поможет вам определить правильный размер временных шагов.

4. Для нелинейных задач используйте технологию подсистем

(substructuring) линейной части модели для сокращения времени решения.

6.3. Три метода решения.    

Существует три метода решения задачи динамического анализа переходных процессов: полный, редуцированный и метод суперпозиции мод. Программа ANSYS/LINEAR PLUS позволяет только метод суперпозиции мод. Перед подробным изучением каждого из этих методов рассмотрим достоинства и недостатки каждого из них.

6.3.1. Полный метод.

Полный метод использует полные системы матриц для отыскания динамической реакции системы. Он является наиболее мощным из трех методов, потому что он позволяет учитывать все типы нелинейностей (пластичность, большие перемещения, большие деформации и т. д.). Если вы не хотите учитывать нелинейности, вы должны рассмотреть целесообразность применения двух других методов, так как полный метод – наиболее «дорогой» из этих трех методов.

Преимущества полного метода:

Он наиболее простой, так как не требует выбора главных степеней свободы или формы мод.

Он позволяет учитывать все типы нелинейностей.

Он использует полные матрицы, так что аппроксимация матрицы масс не требуется.



Все перемещения и напряжения определяются в одном шаге.

Он учитывает все

типы нагрузок: узловые силы, не нулевые перемещения (хотя это не рекомендуется), нагрузки элементов (давление и температура).

Он позволяет эффективно использовать твердотельные нагрузки.

Основной недостаток полного метода заключается в том, что он требует больших ресурсов памяти и большого времени решения.

6.3.2. Редуцированный метод.

Редуцированный метод конденсирует размер задачи путем использования главных степеней свободы и редуцированных матриц. После расчета перемещений по главным степеням свободы, ANSYS расширяет решение на полный набор степеней свободы. Преимущества редуцированного метода:

Он быстрее работает и является менее «дорогим» методом.

Недостатки редуцированного метода:

В начальном решении определяются только перемещения по главным степеням свободы. Второй шаг, известный как шаг расширения, необходим для получения всех перемещений, напряжений, сил. Иногда шаг расширения не требуется.

Нагрузки элементов (давление, температура) не поддерживаются, но допускаются ускорения.

Все нагрузки должны быть приложены к главным степеням свободы, выбранных пользователем. Это ограничивает применение твердотельных нагрузок.

Временные шаги должны быть постоянными, так как автоматическое определение величины шагов не поддерживается.

Допускаются нелинейности вида контактных условий между узлами или зазоры.

6.3.3. Метод суперпозиции мод.

В методе суперпозиции мод суммируются коэффициенты форм мод из модального анализа. Этот метод является единственно допустимым методом для программы ANSYS/LINEAR PLUS. Его преимущества:

Он работает быстрее и является менее «дорогим» методом по сравнению и с редуцированным и полным методами.

Нагрузки элементов, приложенные в модальном анализе, могут быть приложены с помощью команды LVSCALE.

Метод поддерживает модальное демпфирование (отношение демпфирования в функции от номера моды).

Недостатки метода:

Размер временного шага должен быть постоянным, так как автоматический выбор шага не поддерживается.



Допускаются нелинейности вида контактных условий между узлами или зазоры.

Он не может использоваться для «плавающей» или не закрепленной системы.

Когда вы используете программу Power Dynamics, начальные условия могут не иметь предварительно приложенных нагрузок или перемещений.

Метод не поддерживает применение не нулевых перемещений.

6.4 Динамический анализ переходных процессов полным методом.

Процедура решения задачи динамического анализа переходных процессов полным методом состоит из трех основных шагов:

1. Построение модели;

2. Приложение нагрузок и получение решения;

3. Просмотр результатов.

Построение модели. На этом этапе вы определяете имя задачи, заголовок задачи затем, используя препроцессор, определяете тип элементов, реальные константы, свойства материалов и геометрию модели.

Вы можете использовать и линейные и нелинейные элементы;

Модуль упругости EX или жесткость в любой форме и плотность (DENS) или масса в некоторой форме должны быть заданы. Свойства материалов могут быть линейными или нелинейными, изотропными, ортотропными, или температурно-зависимыми.

Некоторые замечания по плотности разбиения.

Плотность разбиения должна быть достаточно тонкой, чтобы представить желаемую высшую формы моды;

Регионы модели, где вас интересуют напряжения и деформации, должны быть разбиты тоньше, чем регионы, где вас интересуют только перемещения;

Если вы хотите включить нелинейности, разбиение должно быть таким, чтобы проявлялся эффект от этих нелинейностей. Например, пластичность требует обоснованной плотности точек интегрирования (следовательно, тонкого разбиения) в поверхностях с высоким градиентом пластической деформации;

 Если вас интересуют эффекты распространения волн, разбиение должно быть достаточным, для представления волны. Обычно требуется порядка 20 элементов на длину волны по направлению ее распространения.

Приложение нагрузок и получение решения. В этом шаге вы определяете тип анализа, и его опции, прикладываете нагрузки, выбираете опции шагов нагрузки и инициируете конечно-элементное решение.



1. Войдите в режим «решение» командой /SOLU или через интерфейс:

 Main Menu > Solution

2. Определите тип анализа и его опции (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Опции	Команда	Действия в интерфейсе
New Analysis

ESIZE

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> SMARTSIZE – ADV OPT
3.5. Установка других методов контроля разбиений
Локальный контроль размера элементов может быть использован в сочетании с режимом SMARTSIZE. Если установленный размер элемента и алгоритм SMARTSIZE будут конфликтовать, необходимо предпринять следующие шаги:
Размер некоторых элементов на линии (команда LESIZE или через интерфейс MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> SMARTSIZE – LINES – OPTION ) должен использоваться как определено.  Режим SMARTSIZE и команда LESIZE лучше работают вместе. Когда вы используете режим SMARTSIZE на линии, соседней с линией, имеющей определенный размер элемента,  ANSYS учитывает это перед началом работы режима SMARTSIZE, что приводит к хорошему результату.
Некоторый размер элементов, определенный в точках (команда KESIZE или в интерфейсе MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS>-KEYOPTS– OPTION) , будет назначен, но может быть изменен в соответствии с кривизной и свойствами объекта.
Если установлен глобальный размер элемента (MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS>-GLOBAL SIZE) это будет изменено для лучшего приближения к истинной кривизне объекта. Если требуется совместимый размер элемента, необходимо выключить установку глобального размера элемента
Размер элемента по умолчанию, определенный командой DESIZE игнорируется, если включен режим SMARTSIZE.
3.5.1  Размер элемента по умолчанию для контролируемого  разбиения.
Команда DESIZE позволяет вам модифицировать такие параметры как максимальное и минимальное число элементов, которое будет примыкать к неразбитой линии, максимальный охватываемый угол на элемент, минимальная и максимальная длина кромок.
Команда DESIZE (MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS>-GLOBAL – OTHER) всегда используется для контроля размеров элементов для масштабированного разбиения. Установки команды DESIZE применяются также для определения размеров по умолчанию для свободного разбиения. Тем не менее, рекомендуется использовать режим SMARTSIZE для свободного разбиения.

На рис. 3. 4 слева масштабированное разбиение было проведено с размером элементов по умолчанию. Справа приведено разбиение, которое было проведено с модификацией минимального числа элементов (MINL) и максимального угла обхвата на один элемент (ANGL) в команде DESIZE.

 



Рис. 3.4  Изменение размера элементов по умолчанию

Для больших моделей может быть оправдано предварительный просмотр разбиения по умолчанию при выборе команды DESIZE. Это может быть получено просмотром делений линий. Действия для предварительного просмотра разбиения по умолчанию следующие:

1. постройте твердотельную модель;

2. выберите тип элемента;

3. выберите подходящую форму элемента;

4. выберите способ разбиения (свободное или контролируемое);

5. введите команду LESIZE, ALL (Это устанавливает деление линий, установленное DESIZE)

6. Введите команду рисования линии [LPLOT],

Например:

*

ET, 1,45                                       8 узловой гексагональный элемент

HSHAPE, 0                                 Используем гексагональный элемент

MSHKEY1                               используем контролируемое разбиение

LESIZE.ALL                            устанавливаем деление линий, основанное на DESIZE

 LPLOT

Header

42

1

353

Ansys руководство пользователя

Header

Логика

Вещь совершенно незаменимамя на нашем пути к сказочному обогащению. К сожалению, из наших школ давным давно ушел этот предмет. А ведь было время и логику преподавали в средней школе. Пришло время вернуться к истокам и научиться логически размышлять. Даже если это не принесет богатств, то уж убытков поможет избежать точно. Только не надо спешить.

Виды логики
Вопросы логики
Логические доказательства
Нечеткая Логика
Логика

---

Логика и жизнь
Нечеткое Управление и логика
Учебник логики
Логические игры
Логическое программирование

---

Наука логики
Финансы и логика
Две монеты

    Нейросети: Нейролингвистика - Логика

• Нейросети
  
• Теория нейросетей
  
• Справочник по нейросетям
  
• Софт для нейросети
  
• ANSYS - нейросеть
  
  
• Обучение нейросети
  
• Классификация нейросетей
  
• Искуственный интелект и нейросети
  
• Финансы и нейросети
  
• Железо нейросети
  
  
• Построение нейросети
  
• Инструменты нейросети
  
• Применение нейросетей
  
• Нейросетевой анализ
  
  
• Нейролингвистика
  
• Нейролингвистика на практике
  
• Нейролингвистическое программирование
  
  
• Логика
  
• Нечеткая логика
  

---

---

HARFRQ

Main Menu > Solution> Load Step Opt>Time/Friquens>Freq & Substep
Демпфирование
ALPHAD
BETAD
DMPRAT
Main Menu > Solution> Load Step Opt>Time/Friquens>Damping
Опции представления результатов
Печать

HR OPT

Main Menu > Solution> Analysis Option
Формат вывода

HR OUT

Main Menu > Solution> Analysis Option
Вид матрицы масс

Интерфейс

Перемещения UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ
Закрепление

KBC

Main Menu > Solution> Load Step Opt>Time/Friquens>Time & Time Step/Freq & Substep
Опции динамики
Частотный диапазон силы

KESIZE

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> KEYPOINTS – ALL KPs
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> KEYPOINTS – PICKED KPs

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> KEYPOINTS – CRL SIZE
Контроль числа элементов на выбранной линии

KMESH

Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Mesh>Keypoints
Генерация элементов на линии, таких, как LINK31

Команды операций с нагрузками

Таблица 2.3

Тип нагрузки

Твердотельная модель или КЭМ

Объекты

Приложение

Уничтожение

Печать

Операции

Опции

1

2

3

4

5

6

7

8

Перемещение

Твердотельная

Точки

DK

DKDELE

DKLIST

DTRAN

-

Перемещение

Твердотельная

Линии

DL

DLDELE

DLLIST

DTRAN

-

Перемещение

Твердотельная

Поверхности

DA

DADELE

DALIST

DTRAN

-

Продолжение табл. 2.3

1

2

3

4

5

6

7

8

Перемещение

КЭМ

Узлы

D

DDELE

DLIST

DSCALE

DSYM DCUM

Сила

Твердотельная

Точки

FK

FKDELE

FKLIST

FTRAN

-

Сила

КЭМ

Узлы

F

FDELE

FLIST

FSCALE

FCUM

Давление

Твердотельная

Линии

SFL

SFLDELE

LSFLLIST

SFTRAN

SFGRAD

Давление

Твердотельная

Поверхности

SFA

SFADELE

SFALIST

SFTRAN

LATT

Main Menu > Preprocessor >Attributes – Define > All Lines

Main Menu > Preprocessor >Attributes – Define > Picked Lines
5.2.1 Как ANSYS определяет местоположение узлов ориентации.
Если линия ограничена двумя точками (KP1 и KP2) и заданы две точки ориентации (КB, и KE) как атрибуты линии, вектор ориентации в начале линии растягивается от KP1 до КB,
и вектор ориентации в конце линии растягивается от KP2 до KE. ANSYS вычисляет узлы ориентации, интерполируя ориентацию, заданную двумя вышеупомянутыми векторами ориентации.
Примечание - Хотя этот раздел рассматривает их как "узлы ориентации",  в другом месте вы можете увидеть этот тип узла, упомянутый как третий узел (только для линейных балочных элементов), или как четвертый узел (только для квадратичных балочных элементов).
5.2.2 Преимущества разбиения балок с узлами ориентации.
Направление, в котором ориентируется сечение балки, будет влиять на разбиение балки и на результаты расчета. Разбиение балки с узлами ориентации дает вам контроль над этими эффектами. В разделе 5.2.4 приведены примеры различных способов ориентации сечений балок.
Если вы используете элементы BEAM188 или BEAM189, вы можете применить программу определения данных поперечного сечения балки и способность визуализации  этих элементов. Вы можете назначать номер сечения ID  в качестве атрибута линии [LATT]. Номер сечения ID идентифицирует поперечное сечение, используемое балочными элементами, когда вы разбиваете линию. Узлы ориентации, которые ANSYS автоматически производит, основываясь на точках ориентации, например командой [LATT], определяют ориентацию сечения балочных элементов. Для детальной информации об анализе балок и поперечных сечениях см. главу Руководящие принципы улучшенных методов анализа.
5.2.3 Разбиения балок с узлами ориентации
Этот раздел описывает, как произвести разбиение балки с узлами ориентации, используя  команды или интерфейс. Это предполагает, что Вы уже создали геометрию и таблицы атрибутов элементов для вашей модели, и вы теперь готовы назначить определенные атрибуты на линию для разбиения балки. Этот раздел не пытается охватить другие аспекты типичных решений балки. Для детальной информации об анализе балок и типичных задачах, иллюстрирующей генерацию балочных элементов с узлами ориентации, см. Главу  Руководящие принципы улучшенных методов анализа.

Если Вы используете командный метод, используйте эти команды:

1. Используйте команду LSEL, чтобы выбрать линии, которые вы собираетесь разбить с узлами ориентации.

2. Используйте команду LATT, чтобы связать атрибуты элемента с отобранной, не разбитой линией. Определять величины для аргументов опций: MAT, REAL, TYPE, ESYS, КB, KE и SECHUM.

- При определении значения для аргумента TYPE

в команде LATT, убедитесь, что тип элемента, который вы назначаете на линию - тот, который поддерживает разбиение балки с ориентацией. В настоящее время, этот список включает BEAM4, BEAM24, BEAM44, BEAM161, BEAM188, и BEAM189.

- Используйте аргументы КB и KE

в команде LATT, чтобы назначить начальную и конечную точки ориентации. Если Вы проводите разбиение с элементами BEAM24, BEAM161, BEAM188, или BEAM189 требуется задание, по крайней мере, одной точки ориентации при  установке атрибутов разбиения. Когда ANSYS производит разбиение [LMESH],

каждый элемент балки вдоль линии будет иметь два  конечных узла и один узел ориентации. Определение точек ориентации, при разбиении с элементами BEAM4 и BEAM44 не обязательно. Если Вы определяете точки ориентации для этих элементов, каждый элемент балки вдоль линии будет иметь два конечных узла и один узел ориентации. Если Вы не определяете точки ориентации для BEAM4 и BEAM44, каждый элемент балки будет иметь два конечных узла, но без  узла ориентации (то есть ANSYS произведет разбиение, используя стандартное разбиение линии).



- если Вы используете элементы BEAM188 или BEAM189, используйте аргумент SECNUM

(номер сечения) в команде LATT, чтобы назначить номер сечения ID.

См. раздел 5.2.4 для примеров, которые иллюстрируют различные пути назначения точек ориентации.

3. Установить число делений линии при разбиении [UESIZE].

4. Использовать команду [LMESH],  для разбиения линии.

5. После разбиения балок всегда используйте команду /ESHAPE, 1, чтобы проверить ориентацию балки графически.

6. Вы можете использовать команду LLIST,,,,ORIENT для распечатки выбранной  линии, наряду с назначенной точкой ориентации  и данными сечения.

Если вы используете интерфейс  для разбиения, выполните эти действия:

1. Main Menu > Preprocessor > MeshTool. Появляется “пульт” инструментов разбиения.

2. В разделе атрибутов элемента «пульта», выбрать Линии (LINE) в меню выбора слева и затем щелкнуть левой кнопкой мыши на кнопке “SET”. Появляется диалоговая «коробка» с надписью «Line Attributes».

3. В Графическом окне ANSYS щелкните по линии, для которой вы хотите назначить атрибуты (включая точку ориентации), и затем щелкнете по кнопке «OK» на диалоговой «коробке». Появится диалоговое окно атрибутов линии.

4. В диалоговом окне назначать MAT, REAL, TYPE, ESYS, и атрибуты сечения SECT, нажать опцию точки ориентации так, чтобы появилось «YES» (Да), и нажать на кнопку «OK». Вновь появится диалоговая «коробка» с надписью «Line Attributes».

5. В графическом окне  ANSYS выберите точку ориентации, и затем щелкните на кнопку «OK» на диалоговой «коробке».

6.  На «пульте» инструментов разбиения (MeshTool), установите любое желательное средство управления размером элементов. Затем инициируйте разбиение, выбором (LINE) (Линии) из меню выбора разбиения и нажмите кнопку (MESH). Появится «коробка» разбиения линий.



7. В Графическом окне ANSYS выберите линию, которую вы хотите разбить, и затем щелкните по кнопке «OK» на диалоговой «коробке». ANSYS произведет разбиение.

8. После того, как балка разбита, необходимо всегда проверять ориентацию балки графически. Utility Menu > PlotCtrls > Style >Size and Shape. Щелкнуть по кнопке опции  ESHAPE, для включения ее, и нажать на кнопку «OK». Появится «разбитая» балка.

9. Вы можете распечатать выбранную линию наряду с любой определенной точкой ориентацией и данными сечения:

 Utility Menu > List>, Lines. Откроется диалоговое меню, выбрать точку ориентации, затем щелкнуть на кнопку «OK».

5.2.4 Примеры разбиений балок с узлами ориентации.

Вы можете определять либо одну точку ориентации, либо две точки ориентации, как атрибуты линии. Если вы определите две, вы можете назначать их обе на то же самое место в вашей модели.

Рис. 5.1 показывает три примера. Для каждого примера, начальная точка ориентации и конечная точка ориентации была определена в том же самом месте. Примеры иллюстрируют, то как вы можете выбирать различные точки ориентации для выбранных сечений балки в пределах модели в различных направлениях.

Рис. 5.1 Расположение точек ориентации  и ориентация элемента

Если вы определите, что имеется только одна точка  ориентация для линии, ANSYS производит балочные элементы по линии с постоянной ориентацией. Если Вы определите, что различные точки ориентации существуют в каждом конце линии, ANSYS производит предварительно искривленную балку.

На рис. 5.2  показано некоторое различие между разбиением балок с постоянной ориентацией как противоположность разбиению балок с предварительным закручиванием.

На рис.5.2.(а) определена только начальная точка ориентации. Точка расположена в 0° от оси Y на расстоянии 10 единиц по направлению Y. Балка сохраняет постоянную ориентацию.



На рис. 5.2.(в) определена только начальная точка ориентации. Точка расположена в 30° от оси Y в радиусе 10 единиц. Балка сохраняет постоянную ориентацию.

На рис. 5.2(с) определены начальная и конечная точки ориентации. Точки повернуты одна относительно другой на 90° по направлению вращения оси балки. Узлы ориентации определялись по методу линейной интерполяции пропорционально числу делений линии.

На рис. 5.2(d) точки ориентации повернуты на 180°. В случае выбора таких точек имеем случай нарушения непрерывности, потому что интерполяция двух векторов линейна.

На рис. 5.2 (е) показано исправление случая на рис 5.2(d). Здесь одна линия была разделена на две с конечной точкой ориентации для L1 и начальной точкой ориентации для L2 , которые были одной и той же точкой.



 



Если вы определите, что имеется только одна точка  ориентация для линии, ANSYS производит балочные элементы по линии с постоянной ориентацией. Если Вы определите, что различные точки ориентации существуют в каждом конце линии, ANSYS производит предварительно искривленную балку.

 5.2.5 Другие соображения для разбиения балки с узлами ориентации

Рассмотрим другие проблемы при разбиении балок с узлами ориентации, включающее следующее:

- Предостережение: Если вы вводите команду CDWRITE

после разбиения балки с узлами ориентации, файл базы данных будет содержать все узлы для каждого элемента балки, включая узлы ориентации. Однако, точки ориентации, которые были определены для линии [LATT], больше не связаны с линией и не записываются в файл геометрии, линия не «признает», что точки ориентация когда-то предназначались для нее.

И точки ориентации не "знают", что они – точки ориентация. Таким образом, команда CDWRITE не поддерживает (для разбиения балок) любое действие, которое основывается на соединении с твердотельной моделью. Например, при разбиении поверхности, смежной с «разбитой» линией, команда рисования линии, содержащей узлы ориентации, или очистка линии (удаление элементов на линии) не может работать, как ожидается. Это ограничение также существует для команды IGESOUT. См. инструкции по использованию команд CDWRITE и IGESOUT.



- Так как ориентация не требуется для двумерных балочных элементов, процедура разбиения, описанная в этом разделе, не поддерживает двумерные балочные элементы.

- Любое действие на линии (копирование, перемещение, и так далее) уничтожит атрибуты точки.

- если точка ориентации удалена, ANSYS, выпускает предупреждающее сообщение.

- если точка ориентации перемещена, она остается точкой ориентации. Однако, если точка ориентации пересмотрена (K, NPT, X, Y, Z), ANSYS больше не признает ее точкой ориентации.



5.3 Генерация разбиения объемов от граней

В дополнение к использованию команды VMESH, чтобы генерировать элементы объема, вы можете произвести разбиение объема от набора отдельных внешних поверхностных элементов (граней). Например, эта возможность полезна в ситуациях, где вы не можете разбить определенную поверхность. В такой ситуации сначала необходимо разбить поверхности, которые могут быть разбиты. Затем, определите остающиеся элементы поверхности, используя прямую генерацию. (Элементы, что вы определяете для  использования методом прямой генерации, рассматриваются как отдельные элементы, потому что они не имеют никакой связи с твердотельной моделью.) Наконец, используйте один из методов, приведенных ниже для генерации узлов и объемных тетраэдрических элементов от отдельных поверхностных элементов:



Команда: FVMESH. Интерфейс: Main Menu > Preprocessor >-Meshing-Mesh >-Tet Mesh From - Area Elements

Примечание

- главный тетраэдрический элемент [MOPT, VMESH, MA1N] - единственный тетраэдрический элемент, который поддерживает генерацию разбиения объема от граней. Использование альтернативного тетраэдрического элемента [MOPT, VMESH,ALTERNATIVE] не возможно.

Примечание -

команда FVMESH и соответствующие действия в интерфейсе не поддерживают многократные «объемы». Если вы имеете многократные объемы в вашей модели, выберите (с помощью команды SELECT) поверхностные элементы для одного «объема», при полной уверенности, что поверхностные элементы для других объемов – не выбраны. Затем используйте команду FVMESH, чтобы произвести разбиение первого объема. Продолжайте эту процедуру, выбирая одновременно только один объем и разбивая его, до последнего объема.

5.4     Дополнительные соображения по использованию команды xMESH

Дополнительные соображения по использования команды xMESH включают следующее:

Иногда вам необходимо разбить твердотельную модель с рядом элементов различной размерности. Например, вам необходимо усилить оболочечную модель (поверхностные элементы)  балками (элементы линии), или перекрыть одну из граней трехмерной модели (объемные элементы)  элементами поверхностного эффекта (поверхность). Вы можете делать это, используя соответствующие команды разбиения [KMESH, LMESH, AMESH, и VMESH]

в любом желательном порядке. Удостоверитесь, однако, что вы установили соответствующие атрибуты элементов (обсужденные ранее в этой главе) прежде, чем вы приступите к разбиению.

Независимо от того, который объем вы выбираете [MOPT, VMESH,VALUE], это может приводить к различным разбиениям при различных аппаратных средствах ЭВМ при разбиении объема с тетраэдрическими элементами [VMESH, FVMESH].

Поэтому, вы должны быть осторожны при оценке результатов в определенном узле или элементе. Местоположение этих объектов может изменяться, если входной файл, созданный на одной ЭВМ - позже обрабатывается на другой ЭВМ.



Адаптивное макро разбиение [ADAPT] – альтернативный метод разбиения, который автоматически очищает сетку, основанную на ошибке дискретизации сетки.

5.5 Генерация разбиения объемов способом вытягивания

Используя вытягивание объемов, вы можете наполнять существующий неразбитый объем элементами, вытягиванием сетки граничных  поверхностей (так называемые  «исходные поверхности») через объемы. Если исходная сетка поверхности состоит из четырехугольных элементов, объем заполняется шестигранными элементами. Если поверхность состоит из треугольников, объем заполняется элементами типа клиньев. Если поверхность состоит из комбинации четырехугольных и треугольных элементов, объем заполняется комбинацией шестигранных элементов и элементов типа клина. Разбиение методом вытягивания полностью связано с объемами.

5.5.1 Преимущества  вытягивания объемов

Вытягивание объема обеспечивает следующие преимущества;

В отличие от других методов вытягивания разбитой поверхности в разбитый объем [VROTAT, VEXT, VOFFST, и команды VDRAG], вытягивание объема [VSWEEP] предназначено для использования в существующих

неразбитых объемах. Таким образом, это особенно важно в следующих ситуациях:

- Вы импортировали твердотельную модель, созданную в другой программе, и вы хотите разбить ее в ANSYS.

- Вы хотите создать шестигранную сетку для нерегулярного объема. В этом случае вы должны разбить объем на ряд дискретных регионов с возможностью вытягивания.

- Вы хотите создать сетку, отличную от той, что была создана одним из других методов экструзии, или вы забыли создать разбиение в течение одного из этих действий.

Вытягивание объема позволяет вам использовать любые поверхностные элементы для разбиения исходной поверхности. Другие методы экструзии, упомянутые выше, требуют разбиения  начальной поверхности с оболочечными элементами.

Если вы не разбиваете исходные поверхности до вытягивания объема, ANSYS разбивает их для вас, когда вы призываете вытягивание объема. Другие методы экструзии требуют, чтобы вы разбили поверхность самостоятельно прежде, чем вы вызываете эти методы. Другие экструзионные методы создания объемов, не производят никакого разбиения поверхности или объема.



5.5.2.  Что делать перед  вытягиванием объема.

Произведите эти действия перед вытягиванием объема:

1. Определите, позволяет ли топология объема вытягивание. Объемы, не могут быть вытянуты, если любое из этих утверждений истинно:

Одна или больше поверхностей граней объема содержит больше чем одну замкнутую линию, другими словами, есть отверстия  в поверхности грани.

Объем содержит больше чем одно отверстие, другими словами, есть внутренняя пустота в объеме (оболочка является объемным эквивалентом поверхностного замкнутого контура) - набор объектов  определяющих непрерывную закрытую границу. Колонка оболочки  внесенная в список при распечатке объемов [VLIST] указывает число оболочек в объеме.

Исходная и целевая поверхности – не противоположны друг другу в топологии объема. (По определению, целевая поверхность должна быть напротив исходной поверхности.)

Даже если вы удовлетворили эти требования, может быть ситуация, когда форма объема такова, что вытягивание создает  элементы с плохой формой. См. раздел 5.5.4.

2.  Удостоверитесь, что вы правильно определили соответствующие двумерные и трехмерные типы элементов [ET]. Например, если вы собираетесь провести предварительное разбиение исходной поверхности, и вы хотите, чтобы объем содержал квадратичные шестигранные элементы, вы должны разбить исходную поверхность  четырехугольными  двумерными элементами.

3. Определите, как вы хотите управлять числом слоев элементов, которые будут созданы в течение операции вытягивания и число элементов, которые будут созданы по длине линии вытягивания (см. Рис. 5.3). Вы можете использовать любой из этих методов управления этими параметрами:

Используйте команды [EXTOPT, ESIZE, Val1, Val2], чтобы определить число элементов (и если желательно, пространственное отношение или погрешности измерения) по линиям граней объема (где Val1 - число элементов, и Val2 - погрешность измерения). Обратите внимание, что число элементов и погрешности измерения, которую вы определяете командой EXTOPT, будет применима к неразбитым линиям граней всего объема. Для любой линии грани, предварительно разбитой или имеющий другой выбор размера связан (через LESIZE), значения, установленные командой EXTOPT игнорируются. Использование команды EXTOPT, или ее аналог в интерфейсе - привилегированный метод, для установки этих значений.



Команда: EXTOPT, ESIZE, VAL1, VAL2

Интерфейс: Main Menu > Preprocessor >-Meshing-Mesh > - Volume Sweep – Sweep Opts

Для одной или больше линий грани объема определяется число делений с использованием  команды LESIZE. Этот метод также позволяет вам определять погрешность измерения при вытягивании объема [LESIZE,,,,, SPACE]. Независимо от того, какие числа делений установлены для всех других линий грани, (например, через предварительное разбиение или дополнительной командой [LESIZE]) все линии граней объема должны иметь одинаковое число делений.

Производят масштабированное разбиение на одной из поверхностей грани или в пределах объема или поверхности, смежной с поверхностью стороны или линией грани.

Производят разбиение балочных элементов на одной из линий грани [LMESH].

Рис.  5.3 Определение чисел делений, исходной поверхности, и целевой поверхности  для вытягивания  объема

4. Определите, которая из поверхностей, ограничивающих объем, будет исходной поверхностью, и которая будет целевой поверхностью. ANSYS использует образец поверхностных элементов на исходной поверхности (который может быть четырехугольным или треугольным элементом) чтобы заполнить объем шестигранными элементами или элементами типа клина. (Если вы не производили предварительного разбиения поверхности до вытягивания объема, ANSYS автоматически производит "временные" поверхностные элементы. Эти поверхностные элементы не сохраняются в базе данных; они рассматриваются только как образец для вытягиваемого объема). Целевая поверхность - просто поверхность, расположенная напротив исходной поверхности. См. рис. 5.3 иллюстрирующий один путь, которым пользователь может устанавливать деления линий, исходную поверхность и целевую поверхность для вытягивания объема

Замечание: В некоторых случаях ваш выбор исходных и целевых поверхностей определяет успех или  неудачу операции вытягивания См. раздел 5.5.4.



5. Произвольное разбиение исходной, целевой и смежной поверхности.

Результаты вытягивания объема отличаются в зависимости от того, в какой последовательности разбили  вы любую из поверхностей (исходную, целевую, или боковую стороны) в вашей модели до вытягивания. Как правило, вы производите разбиение для исходной поверхности самостоятельно перед вытягиванием объема. Если вы не разбили исходную поверхность, ANSYS разобьет ее внутренне, когда вы включаете операцию вытягивания объема (как описано выше, в шаге 4).

Рассмотрим следующую информацию при решении,  производить ли предварительное разбиение перед вытягиванием:

Если Вы хотите, чтобы исходная поверхность была с масштабированным разбиением четырехугольного или треугольного типа, проводите предварительное разбиение.

Если Вы хотите, чтобы исходная поверхность имела регулировку размера элементов [SMRTSIZE], проводите предварительное разбиение.

Если вы не проводите предварительного разбиения, ANSYS всегда использует свободное разбиение, (На простых поверхностях, свободное разбиение, производимое ANSYS, может быть идентичным масштабированному разбиению, но это не гарантируется.)

Если вы не производите предварительного разбиения, ANSYS использует форму элемента, установленную командой [MSHAPE], для определения формы элемента исходной поверхности используется ([MSHAPE, 0, 2-D] результат - четырехугольный элемент; [MSHAPE, 1, 2D] результат - треугольный элемент).

Операции вытягивания будут выдавать ошибку, если имеются тяжелые точки на поверхности или линии, соединяющиеся с объемом, пока вы не произведете предварительное разбиение поверхности или линии, содержащей тяжелые точки.

Если вы произвели предварительное разбиение  исходной и целевой поверхностей, они должны соответствовать друг другу. Однако, разбиение исходной поверхности и разбиение целевой поверхности не должны быть масштабированными.

До вытягивания, поверхности сторон всего объема должны быть или с масштабированным разбиением или с 4-х угольным. (Есть исключение к этому правилу: вы должны всегда проводить предварительное разбиение – с масштабированным разбиением любую 4-стороннюю поверхность, которая начинается с более, чем 4 сторонами и заканчивается с  4-сторонами как результат объединения линий). Кроме того, одна линия каждой не разбитой стороны поверхности должна быть на исходной поверхности, и одна линия должна быть на целевой поверхности.



Операция вытягивания будет успешной при различных топологиях исходной и целевой поверхностей, в тех случаях, когда вы проводите предварительное масштабированное разбиение этих поверхностей, что и является причиной отличия топологий исходной и целевой поверхностей. См. рис. 5.4..

См. раздел 5.5.5 для дополнительной информации о характеристиках вытягиваемых объемов.

Рис. 5.4 Вытягивание объема с различными топологиями исходных и  целевых поверхностей

На рис. 5.5 показан пример модели, содержащих два смежных объема. Вследствие геометрии модели, необходимо вытягивать объемы в различных направлениях, как показано на рисунке 5.5 (b).

Рис. 5.3 Вытягивание смежных объемов в различных направлениях



5.5.3          Вытягивание объема

Вытягивание объема:

Команда: [VSWEEP.VNUM.SRCA TRGA.LSMO]

Интерфейс: Main Menu > Preprocessor >-Meshing - Mesh > - Volume Sweep – Sweep

Если Вы используете команду VSWEEP, чтобы вытянуть объем, определите значения для следующих аргументов:

Используйте аргумент VNUM для выбора объема, который вы хотите вытянуть.

Используйте аргумент SRCA для выбора исходной поверхности.

Используйте аргумент TRGA для выбора целевой поверхности.

Использование аргумента LSMO

не обязательно, он нужен чтобы определить, должен ли ANSYS выполнять сглаживание линии в течение вытягивания.

См. описание команды VSWEEP для более полной информации.

Если Вы используете интерфейс для вытягивания объема, выполните эти шаги;

1. Main Menu > Preprocessor >-Meshing - Mesh > - Volume Sweep – Sweep. При этом появляется диалоговый «ящик».

2.  Выбрать объем, который вы хотите вытянуть, и нужно щелкнуть по кнопке «APPLY» 

3.  Выбрать исходную поверхность, и щелкнуть по кнопке «APPLY» 

4.  Выбирает целевую поверхность и щелкнуть по кнопке «OK», чтобы закрыть «ящик».

Примечание - При

использовании интерфейса для вытягивания объема вы не можете управлять сглаживанием линии. ANSYS не выполняет сглаживание линий, когда вытягивание производится из интерфейса.



5.5.4   Стратегия ухода от ошибок формы элементов при вытягивании объема.

Если  вытягивание объема приводит к неудаче из-за плохих форм элементов, попытайтесь применить рекомендации, приведенные ниже. Мы рекомендуем, чтобы вы опробовали эти рекомендации в том порядке, в каком они приведены.

1. Поменяйте исходную, и целевые поверхности, и повторно проведите вытягивание объема. Например, если вы определили поверхность A1 как исходную поверхность, а A2 как целевую, и вытягивание  неудачно, попытайтесь снова использовать A2 как исходную поверхность, а A1 как целевую поверхность.

2. Выберите полностью различный набор исходных и целевых поверхностей, и повторно произведите вытягивание объема. (Некоторые объемы может быть вытянуты в более, чем одном направлении.) Например, если поверхности A1 и A2 не работают, попробуйте использовать A5 и A6.

3. Используйте процедуру проверку формы, как диагностический инструмент, чтобы определить, который регион модели является причиной отказа. Для того, чтобы сделать это, уменьшите уровень точности при проверке формы элементов командой [SHPP,WARN] так, чтобы на элементы, которые нарушают пределы ошибки выводилось бы предупреждающее сообщение, а не отказ элемента. Тогда повторно произведите вытягивание. Используйте предупреждающие сообщения, чтобы идентифицировать область модели, содержащие плохие элементы. Затем необходимо очистить плохое разбиение командой [VCLEAR]. Включите проверку формы, [SHPP, ON]. Затем измените область модели, которая содержала плохие элементы. Наконец, проведите разбиение объема снова с последующим вытягиванием. Вот некоторые предложения для изменения модели:

Разделите объем на два или более объемов командой [VSBA.VSBW], которая сократит длину направления вытягивания.  Попытайтесь разделить объем около области, где расположены элементы с плохой формой. Впоследствии, примените команду [VSWEEP] для каждого из результирующих объемов.

Если элементы, помеченные [SHPP,WARN] протянуты в пределах тонкого сечения целевой поверхности, как на рисунке 5.4(c), попробуйте разделить стороны поверхности в той области, по направлению которой производится вытягивание. Используйте следующие действия;



А). Очистить разбиение командой [VCLEAR].

Б). Разделите одну из линий на исходной поверхности, и одну на целевой поверхности, добавляя точку в месте желательного разделения [LDIV]  См. рис. 5.4 (e).

В) Скопируйте деления новых линий на  исходной поверхности на соответствующие новые линии на целевой поверхности, как показано на рисунке 5.4 (e). (" Новые линии " это те, что созданы шагом 2.) Вы можете копировать деления линии через Инструменты разбиения: (Main Menu > Preprocessor > MeshTool). На «пульте», нажмите кнопку «Copy», чтобы открыть диалоговый «ящик». Используйте диалоговый «ящик» для копирования деления линий, включая пространственное отношение - от одной линии до другой.

Г). Вручную проведите масштабированное разбиение поверхности стороны, выбранной в шаге 2, См. рис.5.4 (f).

Д). Повторно примените команду вытягивания объема.

4. Если элементы, помеченные командой [SHPP,WARN], протянуты в пределах тонких сечений целевой поверхности, но предыдущая стратегия не работает, очищайте разбиение и затем повторно примените команду вытягивания объема со включенным сглаживанием линии [VSWEEP,,,,1] См. рис. 5.4 (d), (Это установка не рекомендуется для больших моделей).

Рис. 5.4(c), Рис 5.4 (d), и Рис. 5.4(g), показывают результат этих различных операций вытягивания, и иллюстрируют, как вы можете использовать некоторые из рекомендаций, описанных выше, чтобы воздействовать на качество разбиения. Во всех трех случаях пользователь начинал с того же самого объема, показанного на рисунке 5.4 (a), Рис.5.4(b) иллюстрирует исходное разбиение, которое использовалась в процессе вытягивания.  Во всех трех случаях пользователь произвел это исходное разбиение до вытягивания объема.

Различия в результатах происходят из-за дополнительных действий, что пользователь привносил до операции вытягивания. Результаты, показанные на рисунке 5.4(c), получены пользователем без использования каких либо рекомендаций, описанных выше. Заметим протянутые элементы, которые появляются на целевой поверхности. Для результатов, показанных на рисунке 5.4(d), пользователь применил вытягивание объема, при включенном сглаживанием линии [VSWEEP,,,, 1]. В этом случае, формы элемента лучше, чем  показанные на рисунке 5.4 (c); однако, они - не столь хороши, как те показаны на рисунке 5.4 (g). Для получения результатов на рис. 5.4 (g), пользователь разделял линии [LDIV], на исходной и целевой поверхностях и  проводил масштабированное разбиение стороны поверхности перед вытягиванием. Заметно значительное усовершенствование формы элементов на целевой поверхности.





Рис. 5. 4 Стратегия, ухода от протянутых элементов

5.5.5 Другие характеристики вытягивания объема.

Другие характеристики вытягивания объема включают следующее:

Исходная и целевая поверхности не плоские, или не параллельны.

Если топология исходной поверхности и целевой поверхности та же самая, операция вытягивания будет, как правило, успешной, даже если форма исходной поверхности отличается от формы целевой поверхности. Однако, сильное различие формы может быть причиной отказа из за плохих форм элементов.

 В течение операции вытягивания объема, ANSYS может создавать или линейные или квадратичные элементы. Это может включать квадратичные элементы поверхности в линейные элементы объема и  может включать линейные элементы поверхности в квадратичные элементы объема. Однако, когда ANSYS включает линейные элементы поверхности в квадратичные элементы объема, срединные узлы не добавлены к граням исходной области. Это приведет к отказу из за нарушения формы элемента, если вы используете квадратичные элементы объема, которые не поддерживают удаление срединных узлов.

 Если вы произвели предварительное разбиение целевой поверхности и/или боковой стороны, вы можете использовать команду [EXOPT, ACLEAR, 1] до операции вытягивания, и ANSYS автоматически очистит элементы поверхности из исходной, целевой, или боковой поверхности после того, как создано разбиение объема. (Примечание -  В интерфейсе Main Menu > Preprocessor >-Meshing-Mesh > - Volume Sweep-Sweep Opt появляется диалоговая «коробка», где вы можете  выбрать очистку). Поверхности, которые вы хотите очистить, должны быть выбраны.

Вытягивание  объема не требует от вашей модели  иметь постоянное поперечное сечение. Однако, если поперечное сечение изменяется, то это изменение должно быть линейным от одного конца вытягивания до другого, для получения лучших результатов.



В течение вытягивания объема, ANSYS игнорирует любые установки, определенные для команды SMRTSIZE. Однако, если вы не производите предварительного разбиения исходной поверхности, ANSYS будет использовать установки соответствующих команд KESIZE, ESIZE, или DESIZE для разбиения исходной поверхности. В качестве примечания, приведем некоторую информацию о команде ESIZE. Применение [ESIZE,, NDIV] может быть использовано для определения числа  элементов, которые будут созданы по линиям боковой стороны объема в течение вытягивания. Однако, это – не рекомендованный метод, потому что, если исходная поверхность не разбита, число элементов, указанных опцией NDIV будет применено также для всех линий  исходной поверхности. Рекомендованный метод состоит в том, чтобы использовать команду [EXTOPT], как описано ранее.

5.6  Прерывание операций разбиения

Когда разбиение инициализировано, появляется окно статуса ANSYS. Окно показывает сообщение относительно текущего статуса операций разбиения и также показывает масштабную линейку в  процентах от полного разбиения.  Сообщение и масштабная линейка периодически обновляются в процессе разбиения.

Кнопка STOP расположена в нижней части окна статуса. Нажимая кнопку STOP, вы прерываете операцию разбиения, что приводит к неполному разбиению. Поверхности или объемы, которые оказались полностью разбиты прежде, чем была нажата кнопка STOP, будут сохранены. Твердотельная модель и конечно-элементная  модель будут оставлены.

Вы будете видеть окно статуса разбиения только при работе в интерфейсе. Окно статуса будет появляться по умолчанию, но может быть выключено командой  /UIS,ABORT,OFF. При использовании командного метода работы аварийное прекращение разбиения производится  одновременным нажатием клавиш CTRL-C или CTRL-P для большинства систем.

Примечание - Если

в Лог-файл вашего интерактивного сеанса работы (Jobname.LOG) было включено аварийное прекращение разбиения, то  использование этого  Лог файла в качестве входного для другого сеанса, вряд ли приведут к тем те же самым результатам, поскольку они были для интерактивного сеанса, и аварийное прекращение работы не будет воспроизводиться при последующей работе.



5.7 Проверка формы элемента

Элементы с плохой формой могут стать источником ошибок при решении задачи. По этой причине, ANSYS проводит проверку формы элементов, чтобы выдать предупреждающее сообщение  всякий раз, когда любая операция создает элементы плохой формы. К сожалению, имеется немного универсальных критериев, которые могут использоваться для идентификации элементов с плохой формой,  Другими словами, элемент дающий плохие результаты в одной задаче, может давать приемлемые результаты в другой задаче. Таким образом, вы должны понимать, что критерии, используемые программой ANSYS для идентификации плохой формы элементов, являются несколько произвольными. Тот факт, что вы получаете около сотни предупреждений о плохой форме элементов не обязательно подразумевает, что формы элемента будут приводить к погрешности в расчетах. (Наоборот, если вы не получаете никаких предупреждений о формах элементов, то это не гарантирует получение точных результатов). Как и во многих аспектах конечно-элементного анализа, конечное определение того, действительно ли формы элемента являются приемлемыми для применения, остаются на вышей ответственности.

ANSYS 5.5 обнаруживает и устанавливает флаги предупреждений всех форм элементов и условий ошибок во время создания элементов перед сохранением каждого элемента. Это отличается от версии ANSYS 5.3 и более ранних версий, в которых испытания  происходили только непосредственно перед решением.

Хотя ANSYS производит проверку форм элементов по умолчанию, предусмотрено некоторое число опций для управления проверкой форм элементов. Большинство этих опций описаны в следующих разделах, но вам желательно ознакомиться с описанием команды SHPP

для дополнительной информации. Используйте любые из этих методов, для изменения процедуры проверки форм элементов: Команда: SHPP.

Интерфейс:

Main Menu > Preprocessor > Checking Ctrls > Shape Checking

Main Menu > Preprocessor > Checking Ctrls > Toggle Checks

В следующих разделах описано как:

Выключить проверку полностью или только выдачу предупреждающих  сообщений



Выключить или включить индивидуальные проверки формы.

Просмотреть результаты проверки форм.

Просмотреть текущие пределы параметров форм.

Изменить пределы параметров форм.

Восстановить параметры формы  элементов.

Понять обстоятельства, при которых ANSYS повторно проверяет существующие элементы, и почему это необходимо.

Решить, являются ли формы элемента приемлемыми

Примечание. Руководство по теории приводит подробную информацию о проверке форм элементов и пределах ошибок.

          5.7.1            Выключение проверки формы элемента полностью или  только вывод предупреждений.

Как отмечалось выше, ANSYS выполняет проверку форму элемента по умолчанию.  Когда происходит проверка формы элемента,  любой новый элемент - независимо от того, как он был создан - проверяется на наличие предупреждения параметра формы и пределов  ошибки. Если элемент нарушает любой из пределов ошибки, это не только производит сообщение об ошибке, но также или (a): создает неудачное разбиение, или (b): элементы, созданные другим способом, чем AMESH

или VMESH –не сохраняет.

В некоторых случаях может быть желательно выключить проверку формы, или включить ее в режиме предупреждения Выключение проверки формы производится командой [SHPP, OFF,ALL]. Когда проверка формы элемента включена в режиме предупреждения [SHPP, WARN], для элементов, превышающих предел ошибок выдается только предупреждающее сообщение, разбиение не прекращается и элементы сохраняются. В интерфейсе вы можете управлять проверкой формы в режиме вывода предупреждающих сообщений, или выключая ее:

Main Menu > Preprocessor > Checking Ctrls > Shape Checking

 Когда появляется «коробка» диалога средств управления проверки формы, выбирает или  «On w/Warning msg» или «Off»; тогда нажать на кнопку «OK»

Ситуации, в который мы рекомендуем, чтобы вы выключали проверку формы или включали ее в режиме вывода предупреждающих сообщений:

Когда вы генерируете разбиение поверхности [AMESH], но ваше последнее действие разбиение объема [VMESH] с четырехугольными тетраэдрами, поверхностью как одной из граней объема.  Заметим, что тетраэдрический элемент может устанавливать фиксированное разбиение, в котором поверхностные элементы имеют низкое «отношение Якобиана».  Таким образом, если вы генерируете разбиение поверхности, которая будет гранью объема, разбиение объема лучше делать в режиме вывода предупреждающих сообщений.



Когда Вы импортируете разбиение [CDREAD]. Если "плохие" элементы существуют в разбиении, которое вы хотите импортировать, и проверка формы элемента включена, ANSYS может внести разбиение в базу данных с «отверстиями», в которых должны были находиться плохие элементы, или разбиение может вообще не импортироваться. После импорта вы должны включить проверку и проверить элементы [CHECK, ESEL, WARN] или [CHECK, ESEL, ERR].

Заметим, что если элементы находятся в базе данных, преобразование способа проверки элементов не уничтожает их. Если некоторые элементы превышают пределы ошибки, то они отбираются при инициализации решения. При этом программа выдает сообщение об ошибке и процесс решения прекращается. 

Когда вы используете метод прямой генерации и когда вы создаете элементы, про  которые вы знаете, они будут временно иметь «плохую» форму. Например, вы можете создавать элементы клиновидной формы, имеющие соединенные узлы. Вы знаете, что вы должны сшить соответствующие узлы [NUMMRG] для получения правильных элементов. В этом случае, имеет смысл выключить проверку формы элемента, для того, чтобы закончить желательное действие. (Сшивание узлов) Затем включите проверку формы элемента, и проверьте элементы.

          5.7.2 Включение или выключение индивидуальной проверки формы

Лучше включить выборочный контроль, чем полностью выключать проверку форм элементов. Чтобы использовать командный метод включения и выключения введите команду [SHPP, LAB, VALUE1].

Используйте аргумент LAB, чтобы указать, хотите ли вы выключить проверку или включить. Выберите OFF для выключения и выберите ON для включения.

* Используйте аргумент VALUE1, чтобы указать, какую проверку Вы, хотите включить или выключить. Вы можете выбрать ANGD (проверку отклонения угла для элемента SHELL28), ASPECT(проверку отношения вида), PARAL (проверка отклонения от параллельности противоположных граней), MAXANG (проверка максимального угла в угле четырехугольника), JACRAT (проверка отношения Якобиана), или WARP (проверка фактора коробления). Вы можете также выбрать ALL для включения всех проверок.



В интерфейсе, Вы можете включать или выключать проверку:

Main Menu > Preprocessor > Checking Ctrls > Toggle Check.

Когда появится «коробка» диалога проверки, выберите вид индивидуальных проверок, включите их или выключите; тогда нажмите кнопку OK.

5.7.3  Просмотр результатов проверки формы

При вводе команды [SHPP, SUMMARY] выдается распечатка, содержащая результаты проверки форм элементов.

В интерфейсе вы можете просматривать распечатку, выбирая Main Menu > Preprocessor > Checking Ctrls > Shape Checking .



5.7.4  Просмотр текущих пределов параметров формы

На распечатке, приведенной ниже, приведены параметры форм элементов и пределы параметров формы, принимаемые по умолчанию. По умолчанию, когда форма элемента выходит за границы этих пределов, возникает предупреждающее сообщение, или режим ошибки. См. раздел 5.7.5. по изменению этих пределов.

Вы можете просмотреть листинг статуса в интерфейсе: Main Menu > Preprocessor > Checking Ctrls > Shape Checking. Когда появится «коробка» диалога проверки, выберите «Status», нажмите кнопку OK.

Примечание -

Как указывалось выше, распечатка показывает пределы параметров формы элементов по умолчанию, принятую в ANSYS. Если вы измените любой из пределов или выключите любой из них, соответственно изменится распечатка статуса.

Примечание -

в большинстве случаев в распечатке, приведенной ниже «FACE” также означает поперечное сечение элемента типа «SOLID»" Например, отношение вида «ASPECT RATIO»применяется для лицевой стороны и для поперечных сечений тетраэдра, шестигранника (кирпича), пирамиды, и клина.

ОТНОШЕНИЕ ВИДА

Четырехугольный или треугольный элемент или сечение

Допуск уровня предупреждений (1)         20.0000

Допуск уровня ошибки                (2)         1000000

ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ПРЯМОГО УГЛА (Элементы SHELL 28)

Допуск уровня предупреждений   (7)        5.00000

Допуск уровня ошибки                   (8)      30.00000

ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ ГРАНЕЙ



Четырехугольные элементы без срединных узлов

Допуск уровня предупреждений   (11)        70.00000

Допуск уровня ошибки                   (12)      150.00000

Четырехугольные элементы и четырехугольное сечение со срединными узлами

Допуск уровня предупреждений   (13)        100.00000

Допуск уровня предупреждений   (17)        155.0000

Допуск уровня ошибки                   (18)       179.90000

МАКСИМАЛЬНЫЙ УГОЛ В УГЛЕ

Треугольный элемент

Допуск уровня предупреждений   (15)        165.0000

Допуск уровня ошибки                   (16)       179.9000

Четырехугольные элементы без срединных узлов

Допуск уровня предупреждений   (17)        155.0000

Допуск уровня ошибки                   (18)       179.90000

Четырехугольные элементы и четырехугольное сечение со срединными узлами

Допуск уровня предупреждений   (19)        165.0000

Допуск уровня ошибки                   (20)       179.90000

ОТНОШЕНИЕ ЯКОБИАНА

           Элементы по H методу

Допуск уровня предупреждений   (31)        30.00000

Допуск уровня ошибки                   (32)       1000.000

Элементы по P методу

Допуск уровня предупреждений   (33)        30.00000

Допуск уровня ошибки                   (34)       40.00000

ЧЕТЫРЕХУГОЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

SHELL43, SHELL143, SHELL163, SHELL18

Допуск уровня предупреждений   (51)        1.00000

Допуск уровня ошибки                   (34)       5.00000

           И т. д.

5.7.5         Изменение пределов параметра формы

Если пределы параметра формы, установленные в ANSYS не подходят для ваших целей, вы можете изменить их с помощью команды [SHPP, MODIFY, VALUE1, VALUE2].

Или через интерфейс:

Main Menu > Preprocessor > Checking Ctrls > Shape Checking.

1. Щелкнуть по кнопке опции изменения установок (Change Setting), появляется диалоговая «коробка».

2.Щелкнуть по кнопке «OK» , появляется «коробка» диалога изменения установок проверки формы.

3.  Для любого предела, что вы хотите изменить, введите новый предел. Используйте линейку прокрутки, чтобы двигаться вверх и вниз в пределах списка пределов.



4. Когда вы  закончите ввод  новых пределов, щелкните по кнопке «OK» 

Примеры изменения пределов параметра формы

Проверка форма элемента в ANSYS, обеспечивает гибкость, чтобы удовлетворить различные потребности анализа. Например:

 Возможно, вы не особенно заинтересованы в измерении отношения вида (Aspect ratio). Вы можете выключить его командой [SHPP,OFF, ASPECT], Если это кажется вам  слишком радикальным для вашей ситуации, вы можете «загрубить» его командой [SHPP, MODIFY,1,1000] .

* Предположим, что вы используете метод последовательного соединения полей при анализе тепло напряженности. Вы планируете сначала использовать элементы SHELL57 для термического анализа, и затем элементы SHELL63 (с нелинейной геометрией) для структурного анализа. Если вы первоначально строите вашу модель с элементами SHELL57, ANSYS проверят элементы по пределам коробления (то есть уровень предупреждения 0.1, и уровень ошибки 1.0). Наоборот, пределы коробления по умолчанию для элементов SHELL63 с нелинейной геометрией  очень малы (Уровень предупреждения 0,00001, и уровень ошибки 0,01). Так как ANSYS проверит элементы по широким пределам для термического анализа, проверки не пройдут для элементов, которые  нарушают нелинейные пределы элемента SHELL63. Однако, для структурного анализа, ANSYS проверит элементы снова, когда вы заменяете тип элемента на SHELL63 [ETCHG,TTS] и включаете нелинейную геометрию [NLGEOM, ON]. Поскольку для второго анализа, пределы будут намного меньше, элементы, которые не причиняли никаких проблем для термического анализа, могут служить источником предупреждений или ошибок в структурном анализе.

 Вы можете  столкнуться с выбором между a), выбрать «плохие» структурные элементы, которые могут поставить под угрозу качество результатов задачи, или b), переделать разбиение, и запустить снова тепловую задачу. Один способ для предотвращения этой ситуации состоит в том, чтобы сначала строить модель с элементами SHELL63 с [NLGEOM, ON]; затем, переключитесь на элементы SHELL57 для теплового решения; затем переключитесь назад к элементам SHELL63 для структурного решения.



 Другая альтернатива для вас - переустановить ограничение коробления для элементов SHELL57 таким же, как для элементов SHELL63 с [NLGEOM, ON].. Вы можете выполнить это командами:

  [SHPP, MODIFY, 53,0.00001] и [SHPP, MODIFY,54,0.01].

5.7.6           Восстановление параметров формы элемента

Вы можете использовать команды *GET и *VGET, для восстановления параметров формы элемента;

Команды:

*GET, Par, ELEM, ENTNUM, SHPAR, IT1NUM

*VGET,ParR, ЕLЕМ,ENTNUM, SHPAR, IT1NUM,,, KLOOP

Примечание - Вы не может использовать эти команды в интерфейсе.

Например, команда *GET,A,ELEM,3,SHPAR,ASPE возвращает расчетное значение отношения вида (отношения длины к диаметру) элемента номер 3 и сохраняет это в параметре по имени A. Команда *VGET,A(1)ELEM,3,SHPAR, ASPE возвращает отношение длины к диаметру элемента номер 3 и сохраняет это в первом местоположении A. Исправление продолжается c элементами 4, 5, 6, и так далее, пока все элементы массива не будут заполнены.

См. инструкцию по использованию команд *GET и *VGET .

5.7.7          Обстоятельства, при которых ANSYS повторно проверяет существующие элементы

Некоторые типы изменений, которые вы применяете к определенным элементам, могут уничтожать результаты предшествующих проверок форм элемента. ANSYS разработан так, что он выявляет эти типы изменений и повторно проверяет эти элементы автоматически, Обстоятельства, при которых ANSYS повторно проверяет существующие элементы включают:

когда Вы изменяете тип элемента [ET, Ename или ETCHG, Cnv] или один из его опций [KEYOPT];

когда вы изменяете номер типа элемента [EMODIF];

когда вы изменяете ключ больших деформаций [NLGEOM,Key] для элементов типа SHELL63;

Когда Вы определяете толщину оболочки [R] после определения элемента, или Вы изменяете существующую толщину оболочки [RMODIF] или номер реальной константы  элемента оболочки [EMODIF].

Примечание - Имеется различие между типом элемента и номером типом элемента ТУРЕ. Тип элемента - истинное название элемента (например, BEAM4 или SHELL63, иногда записываемого просто 4 или 63), номер типа элемента - произвольное число, которое назначено для специфического типа элемента. Вы используете номер ТИПА, чтобы сослаться на тип элемента при назначении атрибутов вашей модели.



5.7. 8 Решение, являются ли формы элементов приемлемыми

Вот некоторые предложения, чтобы помочь вам решить, должны ли вы беспокоиться о форме элемента, при предупреждениях;

Никогда не игноририруйте предупреждение о формах элементов. Всегда исследуйте эффект влияния элементов с "плохой" формой на результаты анализа.

 Решение задачи о напряжениях в механической модели, имеющие целью определение напряжений в специфических местах, будут обычно иметь более серьезное влияние от элементов с "плохой" формой, чем другие типы задач (перемещения или номинальные напряжения, модальный анализ, тепловой анализ, магнитный, и т.д.).

 Если  элементы с  "плохой" формой, расположены в критической области (около точки предельного напряжения), их влияние, будет вредно.

Элементы с  "плохой" формой более высокого порядка, (элементы со срединными узлами) вообще будут давать лучшие результаты, чем аналогичные линейные элементы. Пределы параметра формы, задаваемые по умолчанию в ANSYS, более жесткие на линейных элементах, чем на элементах более высокого порядка.

Сравнение результатов анализа с другими исследованиями, опытными данными, или с ручными вычислениями позволяют не учитывать предупреждения формы элементов. Если такая проверка указывает, что вы получили качественные результаты, есть небольшие причины волноваться при предупреждениях формы.

Некоторые из лучших количественных мер приемлемости элемента – меры ошибки, основанные на непрерывности поля градиента температур или напряжения от элемента- к элементу.

Для проверки формы элементов существующего разбиения (разбиения ANSYS или разбиения, импортированного от CAD), используется команда CHECK (Main Menu > Preprocessor > Meshing> Sel Bad Elems).

6 Замена разбиения

Если вы решаете, что произведенное разбиение неудачно, вы можете легко изменять его одним из следующих методов:

Провести новое разбиение с новыми опциями размера элемента.

Очистите разбиение, пересмотрите средство управления разбиением, и заново проведите разбиение.



Очистите разбиение в каком либо месте.

Улучшите разбиение (только для тетраэдрических элементов). Подробности этих методов обсуждены ниже.

6.1               Повторное разбиение модели

Вы можете повторно разбить модель, повторно отрегулировать средство управления размером элемента и сделать разбиение [AMESH или VMESH]. Это - самый простой способ.

Однако, есть некоторые ограничения для использования этого метода. Вы можете изменять установки размера элемента, управляемые командами KESIZE, ESIZE, SMRTSIZE, и командой DESIZE, но вы не можете изменять установки размера, назначенные непосредственно на линии [LESIZE]. Если вы хотите изменить   опции LESIZE перед повторным разбиением, используйте метод Assept/reject вместо этого метода,

Эта опция повторного разбиения доступна только в интерактивном режиме через интерфейс. Если вы используете командный метод, вы должны сначала очистить сетку перед повторным  разбиением (см. раздел 6.3 для дополнительной информации).

6.2               Использование опции accept/reject

Как упоминалось  ранее, вы можете активизировать разбиение, в интерфейсе, Main Menu > Preprocessor >-Meshing-Mesher Opt перед разбиением (опция «prompt” выключена по умолчанию). Когда активизировано разбиение, опция «prompt” появляется после каждого действия разбиения и позволяет вам или принимать или отклонять произведенную сетку. Если сетка отклоняется, все узлы и элементы будут очищены. Тогда вы можете повторно установить любое из средств управления и повторно разбить модель.

Опция «accept/reject”  доступна для разбиения поверхности и объема. Преимущество состоит в том, что вы не должны вручную очищать разбиение [ACLEAR

и VCLEAR].

6.3 Очищение разбиения

Очищение узлов и элементов требуется не всегда для повторного разбиения, однако, вы должны провести его, чтобы повторно определить установки команды LESIZE. Вы также должны очистить разбиение, если вы хотите заменить основную твердотельную модель,

Для очищения разбиения точек используется команда [KCLEAR], линии - [LCLEAR],  поверхности- [ACLEAR],



 объема [VCLEAR]. В интерфейсе выберите Main Menu > Preprocessor >-Meshing-Clear > entity type

6.4              Очищение разбиения в местном масштабе

Если Вы вообще удовлетворены разбиением, но хотели бы иметь большее количество элементов в специфической области, вы можете очистить разбиение в местном масштабе вокруг выбранных узлов [NREFINE], элементов [EREFINE], точек [KREFINE], линий [LREFINE], или поверхностей [AREFINE]. Элементы, окружающие выбранные объекты будут раздроблены, чтобы создать новые элементы. Вы управляете процессом очистки, определяя:

 уровень очистки, который будет сделан (другими словами, желательный размер элементов в области очистки, относительно размера первоначальных элементов);

 глубина окружающих элементов, которые будут повторно разбиваться в функции от числа элементов, направленных наружу от выбранного объекта;

тип последующей обработки, которая будет сделана после того, как первоначальные элементы будут раздроблены (сглаживание и чистка, только сглаживание, или ничего);

могут ли треугольники быть представлены в разбиении в течение очистки, или все элементы должны быть четырехугольниками.

Вы можете провести местную очистку в интерфейсе: Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Modify Mesh> Refine At-entity

 Вы можете также cделать полную очистку, используя команду ESEL,All или,  в интерфейсе Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Modify Mesh> Refine At-All

6.5 Улучшение разбиения (только для тетраэдрического элемента)

Тетраэдрическое разбиение позволяет вам усовершенствовать разбиение. ANSYS выполняет это усовершенствование вытягиванием граней, сглаживанием узлов, и другими методами, позволяющими уменьшать число элементов, имеющих «плохую» форму тетраэдрических элементов (в частности, число вытянутых тетраэдрических элементов) - также как полное число элементов в разбиении. Это также улучшает качество сетки.

6.5.1 Автоматическое усовершенствование тетраэдрического разбиения

Во многих случаях вы не должны предпринимать каких-либо действий, чтобы получить выгоды, предлагаемые особенностями усовершенствования тетраэдрического разбиения. Как описано ранее, в разделе 3.8.4, ANSYS автоматически выполняет последующую обработку разбиения объема, также усовершенствование тетраэдрического разбиения. Это происходит автоматически при создании переходных элементов пирамиды (приведенное в разделе 3.9) и при очистке тетраэдрических сеток элемента.



                                                             

6.5.2 Усовершенствование тетраэдрического разбиения пользователем.

Хотя усовершенствование тетраэдрического разбиения часто происходит автоматически, имеются некоторые ситуации, в которых вам полезно запросить дополнительное усовершенствование для данного тетраэдрического разбиения;

Когда происходит автоматическое усовершенствование тетраэдрического разбиения объема [VMESH], ANSYS использует линейную тетраэдрическую форму усовершенствования. Это означает, что ANSYS игнорирует срединные узлы, которые могут присутствовать в пределах элементов. Однако, когда вы запрашиваете усовершенствование тетраэдрического разбиения, как приведено ниже, ANSYS принимает срединные узлы во внимание. Таким образом, для разбиений с квадратичными тетраэдрическими элементами со срединными узлами требуется, дополнительное усовершенствование [VIMP] после того, как разбиение создано [VMESH], и может помочь избежать, или, по крайней мере, снизить количество предупреждающих сообщений, и улучшать качество разбиения.

Импортированные тетраэдрические разбиения ANSYS часто выполняет автоматически, так что они - вероятные кандидаты на пользовательское усовершенствование

Усовершенствование тетраэдрического разбиения - итеративный процесс. Каждый раз, когда обработка заканчивается, специальное окно сообщает статистику усовершенствования наряду с диагностическими сообщениями. Если Вы хотите попробовать далее улучшить разбиение, вы может повторять ваш запрос неоднократно, пока статистика не покажет удовлетворительное разбиение.

Вы можете запрашивать усовершенствование двух "типов" тетраэдрических элементов:

Вы можете запрашивать усовершенствование тетраэдрических элементов, не связанных с объемом (как правило, этот выбор полезен для импортированного разбиения, для которого никакая информация о геометрии не присоединена.) Используют один из этих методов. Команда : TIMP. Интерфейс:

Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Modify Mesh> Improve Tets>Detached Elems

Вы можете запрашивать усовершенствование тетраэдрических элементов, которые находятся в выбранном объеме или объемах. (Если вы хотите использовать этот выбор, чтобы далее улучшить разбиение объема, созданного в ANSYS [VMESH],) Используйте один из этих методов. Команда : V1MP. Интерфейс:



Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Modify Mesh> Improve Tets>Volumes

6.5. 3 Ограничения на усовершенствование тетраэдрических элементов

Имеются следующие ограничения к усовершенствованию тетраэдрических элементов:

Разбиение должно состоять или изо всех линейных элементов, или из всех квадратичных элементов.

Для всех элементов в сетке, чтобы иметь право на усовершенствование тетраэдрических элементов, они должны все иметь те же самые атрибуты, включая тип элемента, (тип элемента должен быть тетраэдрический, но тетраэдрические элементы могут быть вырожденной формы шестигранных элементов.) После усовершенствование тетраэдрических элементов, ANSYS повторно назначает атрибуты старого набора элементов новому набору элементов.

Примечание:

усовершенствование тетраэдрических элементов возможно при смешанных формах элементов. Например, как отмечалось ранее, усовершенствование происходит автоматически в течение создания переходных элементов пирамиды в промежутках между шестигранными и тетраэдрическими типами элементов. Однако, при смешанном разбиении улучшаются только тетраэдрические элементы.

   Приложение нагрузки влияет на процесс усовершенствования тетраэдрических элементов. Усовершенствование тетраэдрических элементов возможно, если нагрузка приложена одним из следующих способов:

когда нагрузка прикладывается только к граням элемента или к узлам на границе объема;

когда нагрузка прикладывалась к твердотельной модели и была перемещена к конечно-элементной модели;

усовершенствование тетраэдрических элементов  не возможно, когда нагрузка прикладывается одним из этих  способов;

когда нагрузка прикладывалась к граням элемента или узлам в пределах внутреннего  объема;

когда нагрузка прикладывалась к твердотельной модели (и была перемещена к конечно-элементной модели), но также прикладывалась к граням или узлам в пределах внутреннего  объема;

Примечание - В двух последних случаях нагружения, ANSYS выдает предупреждающее сообщение, чтобы уведомить вас, что вы должны удалить нагрузки, если вы хотите, чтобы произошло усовершенствование тетраэдрических элементов.

если узел или компоненты элемента определены, вас будут спрашивать, хотите ли вы продолжить усовершенствование тетраэдрических элементов. Если вы хотите, то вы должны модернизировать любые воздействия.



если узел или компоненты элемента определены, вас будут спрашивать, хотите ли вы продолжить усовершенствование тетраэдрических элементов. Если вы хотите, то вы должны модернизировать любые воздействия.

6.5.4 Другие характеристики усовершенствования тетраэдрических элементов.

Другие характеристики усовершенствование тетраэдрических элементов.

включают:

Элементы с измененным  номером и измененной нумерацией  узлов.

 Вообще, если ANSYS сталкивается с ошибкой или с аварийным пользовательским прекращением работы, это оставляет разбиение неизменным. Однако, ANSYS может сохранять частично улучшенное разбиение после аварийного прекращения работы, если вы устанавливаете сохранение. Если вы потребовали усовершенствование для многократных объемов [VIMP], аварийное прекращение работы применяется только для текущего разбиения объема, все предварительно улучшенные разбиения объема уже сохранены. (Тот же самый принцип применяется, когда ошибка происходит после первого из многократных улучшений объемов)

7

Некоторые замечания и предостережения

7.1

Предостережения

Регионы сглаживания, или имеющие чрезмерно острые углы: поверхности или объемы, имеющие острый внутренний угол, могут создавать ошибки при разбиении.

LESIZE

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> LINES – ALL LINES
MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> LINES – PICKED LINES

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> LINES –  CRL CIZE
Примечание - Когда
Вы используете интерфейс для установки  числа элементов на указанных линиях, и некоторая из тех линий контактирует с одной или более разбитой линией, поверхностью, или объемом, ANSYS спрашивает  вас,  хотите ли вы очистить разбитые объекты. Если Вы отвечаете  «да», ANSYS чистит разбитые объекты. (Это происходит только, когда вы действуете через интерфейс; ANSYS не спрашивает вас, когда вы используете команды [LESIZE]).
Все операции выбора размера, описанные выше могут использоваться вместе. Если размеры элемента установлены с использованием более, чем одна из вышеупомянутых команд, наблюдается определенная иерархия. Иерархия изменяется незначительно, в зависимости от того, какой метод калибровки размера элемента по умолчанию используется  (DESIZE или
SMRTSIZE).
Иерархия, используемая для калибровки элемента методом DESIZE. Для любой данной линии, размеры элемента вдоль линии устанавливаются следующим образом:
--деления линии, указанные  командой LESIZE
всегда приоритетны;
- если деление не было установлено для линии, используется команда KESIZE
для точек этой линии.
- Если нет никаких указаний размера на линии или на ее точках, используются размеры элемента установленные  командой ESIZE.
- Если ни одна из вышеупомянутых опций размера не установлена, установки команды DESIZE  будут управлять размерами элемента для линии.
Иерархия, используемая для калибровки элемента методом SMRTSIZE. Для любой данной линии, размеры элемента вдоль линии установлены следующим образом:
- деление линии, установленные командой  LESIZE
всегда приоритетны.
- Если деления не были установлены для линии, используется команда KESIZE в ее точках, но может быть отвергнуты, в соответствии с кривизной кривой и малыми геометрическими особенностями.

- Если нет никаких указаний размера на линии или на ее точках, будет использоваться команда ESIZE как стартовый размер элемента, но он может быть изменен, в соответствии с кривизной кривой и малыми геометрическими особенностями.

- Если ни одна из вышеупомянутых опций размера не установлена, установки команды SMRTSIZE будут управлять размерами элемента для линии.

Замечание-

Деления линии, которые были установлены командами KESIZE или ESIZE в операции разбиения  будут показывать их с отрицательными номерами в команде печати линии [LLIST], в то время как деления линии, которые Вы устанавливаете через LESIZE, показываются с положительными номерами. Знак этих номеров показывает, как ANSYS обрабатывает деление линии, если Вы очищаете разбиение позже (команды ACLEAR, VCLEAR,

и т.д.,) или в интерфейсе: MAIN MENU> Preprocessor >-Meshing-Clear > Entity).

Если номера делений линии положительны, ANSYS не удаляет деления линии в течение операции чистки; если номера отрицательны, ANSYS удаляет деления линии (которые  будут показываться как нули в печати линии).

Если вы выполняете линейный статический или линейный стационарный температурный анализ, вы можете позволять программе устанавливать  контроль разбиения автоматически, поскольку это адаптирует размеры элемента, для оценки ошибки в анализе (ниже заданного значения). Эта процедура, известна как адаптивное разбиение.

3.7.  Внутренний контроль разбиений

Обсуждение по методам контроля разбиений сосредоточилось к настоящему времени на установке размеров элемента на границах твердотельной модели (LESIZE, ESIZE, и т.д.). Однако, вы можете также управлять разбиением внутри поверхности, где нет никаких линий, чтобы вести размер сетки. Для этого используйте один из следующих методов:

Действие	Команда	Интерфейс
Установка разбиения внутри поверхности

LMESH

Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Mesh>Lines
Генерация элементов на поверхности, таких, как PLANE82

LPLOT

Рис 3.6 Предварительный просмотр модифицированного разбиения
3.6.  Локальный контроль разбиений
Во многих случаях, при разбиении, проведенном по умолчанию, размеры элемента не соответствуют физике и конструкции модели. Например, это модели с концентраторами напряжений или с другими особенностями. В этих случаях вы должны делать более тонкое разбиение. Вы можете контролировать разбиение, используя следующий выбор размера элемента:
Для управления глобальными размерами элементов в зависимости от  длины края элемента, используемого на границах поверхности (линии) или числа делений  линии;

Действие		Команда		Интерфейс
Контроль глобального размера элемента

LUMPM

Main Menu > Solution> Analysis Option
Программа решения

MOPT, PYRA, ON

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MESHER OPT
Генерация трехмерных элементов

MOPT

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS>-GLOBAL – AREA CNTRLS
3.7.1.  Управление расширением разбиения
Опция Lab=EXPND команды MOPT может использоваться, чтобы вести тонкое разбиение на границе поверхности и грубое внутри (см. рис. 3.6).


Рис. 3.6.  Пример разбиения поверхности без расширения сетки и с расширением сетки
На рисунке 3.6, сетка была создана только при установке команды ESIZE (MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS>-GLOBAL SIZE).
Заметьте, что элементы имеют хорошую форму, но требуются 698 элементов  для всей поверхности с элементами одинакового размера. (Модель сделана в виде отдельной поверхности). Использование опции расширения (Lab=EXPND) в команде MOPT, сетка была создана со значительно меньшим количеством элементов, потому что сетка позволяет растягиваться от малых размеров элемента на границах поверхности к  большим элементам во внутренней области. Некоторые из элементов этой сетки, однако, имеют недостаточные отношения длины к диаметру (например, вокруг малых отверстий).
Другой недостаток сетки  - то, что элементы резко изменяются в размере при переходе от малых элементов до больших элементов, особенно около малых отверстий.
Примечание - Хотя это обсуждение ограничено расширением сетки поверхности [Lab=EXPND], вы может также использовать команду MOPT, чтобы управлять расширением сетки тетраэдра [Lab=TETEXPND].
3.7.2.  Управление переходной сеткой
Чтобы улучшать сетку, нужен  постепенный переход от малых элементов на границах к большим элементам во внутренней области. В этом случае используется опция Lab=TRANS команды MOPT, чтобы управлять степенью перехода от тонких до грубых элементов. Рисунок 3.7  показывает ту же самую поверхность  с опцией MOPT, TRANS, 1.3 используемый в дополнение к установке команды MOPT, которое произвело предыдущую сетку. Эта сетка имеет значительно меньшее количество элементов, чем сетка на рис. 3.6, и содержит довольно гладкий переход от малых элементов до больших элементов. Также, отношения длин коротких сторон элементов к диаметру значительно лучше, чем  в сетке на рис. 3.6.

Рис. 3.7 Пример разбиения поверхности с расширением и контролем плавности перехода размеров элементов.(492 элемента)

Вы можете также использовать команду MOPT, чтобы управлять формой элементов поверхности (треугольник или четырехугольник) и тетраэдальным типом разбиения, которое  ANSYS использует, чтобы производить разбиение [AMESH, VMESH].

Замечание- Четырехугольная поверхность основания сетки будет отличаться от той, на  которой выбрана треугольная сетка. Это правильно, потому что алгоритм разбиения всего свободного четырехугольника,  использует треугольное разбиение как исходную точку.

Используемая команда : MOPT.  Интерфейс: Main menu > Preprocessor >-Meshing-mesher Opts.

Примечание. – При использовании интерфейса  возникает диалоговое меню с опциями разбиения.

Опции разбиения поверхности.

Доступны следующие опции для треугольного разбиения поверхности:

Допустим, ANSYS выбрал треугольную поверхность для разбиения. Это является рекомендуемой установкой и по умолчанию. В большинстве случаев, ANSYS выберет главный треугольный элемент, который является элементом пространства Римана. Если выбранный элемент выдает ошибку по любой причине, ANSYS выбирает альтернативный элемент и повторяет операцию разбиения.

Чтобы выбирать эту опцию, введите команду (MOPT, AMESH, DEFAULT). В интерфейсе доступ к опции осуществляется через диалоговое окно. Опция выбирается в меню треугольного разбиения.

ANSYS использует главную треугольную поверхность элемента (элемент сетки пространства Римана), и это не вызывает замену элемента, если главный элемент выдает ошибку, Элемент пространства Римана хорошо подходит для большинства поверхностей.

Чтобы выбрать эту опцию, введите команду (MOPT, AMESH, MAIN). В интерфейсе доступ к опции осуществляется через диалоговое окно. В этом случае нужно выбрать MAIN.

В качестве первого альтернативного элемента используется поверхностный треугольный элемент (элемент трехмерной сетки), ANSYS использует первый дополнительный треугольный элемент, и это не вызывает переход к другому элементу, если этот элемент приводит к неудачному разбиению. Эта опция не рекомендуется  для быстрого решения. Однако, для поверхностей с вырожденными  параметрическими пространствами, этот элемент часто обеспечивает лучшие результаты.



Чтобы выбрать эту опцию, введите команду (MOPT, AMESH, ALTERNATIVE). В интерфейсе доступ к опции осуществляется через диалоговое окно.  Нужно выбрать ALTERNATIVE  в меню треугольного элемента

Вторая дополнительная поверхность треугольного элемента (двумерный элемент параметрического пространства). ANSYS использует второй дополнительный треугольный элемент, и это не приводит к выбору другого элемента, если этот элемент приводит к неудачному разбиению. Эта опция не рекомендуется для использования на поверхностях с вырождениями (сферы, конусы, и так далее) или на плохо параметризированной поверхности, потому что может быть построена плохая сетка.

Чтобы выбирать эту опцию, введите команду (MOPT, AMESH, ALT2). В интерфейсе доступ к опции осуществляется через диалоговое окно.  Нужно выбрать ALTERNATIVE 2 в меню треугольного элемента.

Опции, перечисленные ниже доступны для квадратичной поверхности разбиения. Имейте в виду, что элемент поверхности четырехугольника будет отличаться основаниями, на котором  выбрана поверхность треугольника. Это правильно, потому что алгоритм  свободного разбиения четырехугольника, рассматривает элемент треугольника как исходную точку.

Допустим ANSYS выбрал поверхностный четырехугольный элемент. Это – рекомендуемая установка, и по умолчанию. В большинстве случаев, ANSYS выберет главный четырехугольный элемент, который является элементом типа Q - MORPH . Для очень грубого разбиения, ANSYS может выбирать дополнительный четырехугольный элемент вместо этого. Если любой элемент приводит к ошибке по любой причине, ANSYS использует другой элемент и повторяет разбиение.

Чтобы выбирать эту опцию, наберите команду (MOPT, QMESH, DEFAULT). В интерфейсе доступ  к опции осуществляется через диалоговое окно.  Нужно выбрать QUAD в меню элементов.

Главный четырехугольный поверхностный элемент (Q - MORPH). ANSYS использует главный элемент, и это не приводит к замене элемента, если главный  элемент терпит неудачу.

В большинстве случаев, Q – MORPH элемент приводит к более  качественным элементам (см. рис 3.8 ). Q – MORPH элемент особенно выгоден для пользователей, чьи задачи требуют чувствительных граничных, высоко правильных узлов и элементов.













Рис. 3.8. Пример разбиения  поверхности с альтернативными (а) квадратичными элементами. Разбиение (в) показывает ту же самую поверхность с использованием Q – MORPH элементов.



Заметим, что оба разбиения, показанные на рисунке, содержат один треугольный элемент. (Треугольные элементы заштрихованы) Треугольный элемент на рисунке 3.8(a) расположен на границе поверхности. Треугольный элемент на рисунке 3.8(b) - внутренний элемент, что более желательно для данного разбиения.

Для Q – MORPH элементов возможно разбиение полностью четырехугольниками всей поверхности, общее количество делений линий на границах области должно быть равным. (В большинстве случаев, при включении режима SMRTSIZE [SMRTSIZE, SIZLVL] ,получается  результат при равном общем  количестве делений линий на границах.)

Треугольный элемент (или элементы) приведет к разбиению поверхности, если любое из этих утверждений истинно:

1. Общее количество делений линий на границах области нечетно.

    2. Производится деление четырехугольного элемента или выдается сообщение об  ошибке элементов [MOPT, SPLIT, ON или MOPT, SPLIT, ERR], и четырехугольный элемент в нарушении пределов ошибки формы был бы создан, если ANSYS не

преобразовал  элемент в треугольники. Деление для элементов включено по умолчанию при возникновении ошибки.

3. Если опция деления четырехугольных элементов включена, с выдачей сообщения об ошибке и предупреждении при ошибке формы четырехугольного элемента,  [MOPT, SPLIT, WARN], выдается  сообщение о предупреждении, если ANSYS не разделяет элемент в треугольники.

4. При делении четырехугольного элемента включается режим  для a) сообщения об ошибочных элементах или b) ошибки и предупреждения, что поверхность содержит малый угол (< 30 °) между смежными граничными интервалами. См. рис. 3.9.

Чтобы выбирать эту опцию (Q – MORPH), наберите команду MQPT, QMESH, MAlN, в интерфейсе, доступ осуществляется в диалоговом меню  и нужно выбрать  MAIN из меню Quad.



Рис. 3.9  Треугольный элемент, созданный в малом угле поверхности , при включении опции деления четырехугольника

Альтернативный четырехугольный элемент поверхности. ANSYS использует альтернативный элемент, при этом не вызывается главный элемент, если альтернативный элемент терпит неудачу.

Для этого элемента,  чтобы произвести полное разбиение четырехугольной поверхности, общее количество делений линий на границах поверхности должно быть равным, и  режим деления четырехугольного элемента должен быть выключен [MOPT, SPLIT, OFF].

Чтобы выбрать эту опцию, введите команду [MOPT, QMESH, ALTERNATIVE]. В интерфейсе, доступ осуществляется через диалоговое окно «опции разбиения» (MESHER OPTION) и нужно выбрать ALTERNATIVE в меню четырехугольного элемента. Чтобы использовать этот элемент, вы должны выбрать или первый альтернативный или второй альтернативный треугольный поверхностный  элемент.

Опции тетраэдрического элемента.

Доступны следующие опции для тетраэдрического элемента

При выборе тетраэдрического элемента это соответствует установке по умолчанию. С этой установкой, ANSYS использует главный тетраэдрический элемент, когда это возможно; иначе используется альтернативный тетраэдрический элемент, (ANSYS всегда использует альтернативный тетраэдрический элемент при разбиении с P - элементами).

Чтобы выбрать эту опцию, введите команду [MOPT, VMESH, DEFAULT]. В интерфейсе доступ осуществляется через диалоговое окно (MESHER OPTION)  и нужно выбрать «программный выбор» (PROGRAM CHOOSE)  в меню тетраэдрического элемента (Tet mesher).

Главный тетраэдрический элемент. Для большинства моделей, этот элемент работает значительно быстрее, чем альтернативный элемент.

Чтобы выбрать главный тетраэдрический элемент, введите команду [MOPT, VMESH, MAIN]. В интерфейсе доступ осуществляется через диалоговое окно (MESHER OPTION)  и нужно выбрать MAIN в меню тетраэдрического элемента (Tet mesher).

Альтернативный тетраэдрический элемент. Этот элемент не поддерживает генерацию тетраэдрического разбиения объема  от граней [FVMESH].



Если этот элемент выбран, и вы вводите команду FVMESH, ANSYS использует главный тетраэдрический элемент, для создания разбиения от граней и выводит предупреждающее сообщение.

Чтобы выбрать альтернативный тетраэдрический элемент, введите команду [MOPT, VMESH, ALTERNATIVE]. В интерфейсе доступ осуществляется через диалоговое окно (MESHER OPTION)  и нужно выбрать ALTERNATIVE в меню тетраэдрического элемента (Tet mesher).



3.7.4. Управление усовершенствованием тетраэдрических элементов

Вы можете использовать команду MOPT, для управления уровнем усовершенствования тетраэдров при  применении свободного разбиения  объема [VMESH, FVMESH].

Команда: [MOPT, TIMP, Value]. Интерфейс: Main menu > Preprocessor >-Meshing-mesher Opt.

Уровни для усовершенствования тетраэдров находятся в диапазоне от 1 до 6. С уровнем 1 производится только минимальное усовершенствование, уровень 5 предлагает максимальное количество усовершенствований для линейного тетраэдрического разбиения, и уровень 6 производит  максимальное количество усовершенствований для квадратичного  тетраэдрического разбиения.

 Минимальный уровень усовершенствования [MOPT, TIMP, 1] поддерживает только главные тетраэдрические элементы [MOPT, VMESH, MAIN]. Если применяются альтернативные тетраэдрические элементы [MOPT, VMESH, ALTERNATE] когда установлено усовершенствование c уровнем 1, ANSYS вместо этого автоматически выполняет усовершенствование на уровне 3. Вы можете выключить усовершенствование, но  это не рекомендуется потому что часто приводит к плохим формам элементов и к неудачному разбиению.  Для  более подробных сведений о каждом уровне усовершенствования, см. инструкцию по использованию команды MOPT

в описании команд ANSYS.

Примечание - В

большинстве случаев, уровни по умолчанию для усовершенствования тетраэдрических элементов дают удовлетворительные результаты. Однако, могут быть случаи, когда вы хотите запросить дополнительное усовершенствование данного тетраэдрического элемента, используя команду VIMP. См. раздел 6.5 для подробного описания о том, как запросить дополнительное усовершенствование.



3.8.    Создание переходных элементов пирамиды

В то время, как некоторые части объема могут легко разделиться на элементы,  другие части могут иметь сложную геометрическую форму. Вы можете использовать гексагональные элементы, для заполнения основной части объема и тетраэдрические элементы для заполнения остатка. В некоторых случаях, регионы с высоким градиентом могут требовать, гексагональных элементов, в то время как для других, менее критичных областей, тетраэдрические элементы могут быть достаточны.

К сожалению, использование сочетания шестигранного и тетраэдрического элементов приводит к несовпадениям в сетке, а метод конечных элементов требует, чтобы элементы в пределах сетки совпадали. Вы можете избежать этих проблем, которые могут являться результатом этой ситуации. Вводя управляющие команды при автоматическом создании пирамидальных элементов в их интерфейсе, вы можете легко обеспечивать математическую непрерывность между шестигранными и тетраэдрическими типами элементов.

3.8.1.           Ситуации, в которых ANSYS может создавать переходные элементы пирамиды.

ANSYS может создавать переходные элементы типа пирамиды в любой из этих ситуаций:

Вы готовы разбить объем с тетраэдрическими элементами. Объем,  непосредственно смежный с этим объемом, уже разбит с шестигранными элементами. Эти два объема  соединены вместе командой [VGLUE]. (Два объема, для которых Вы хотите создать переходные элементы типа пирамиды, должны  иметь общую поверхность; четырехугольные грани шестигранных элементов должны быть расположены на этой общей поверхности).

По крайней мере, одна из поверхностей объема разбита с четырехугольными элементами. В этой ситуации вы просто разбиваете, объем с тетраэдрическими элементами, и ANSYS формирует пирамиды непосредственно от четырехугольных элементов. Если вы хотите, вы можете тогда разбить любые смежные объемы с шестигранными элементами.

Рисунок 3.10 иллюстрирует создание переходных пирамид на границе тетраэдрических и шестигранных элементов. В этом примере, простой блок разделен произвольной секущей плоскостью. Секущая плоскость служит границей между двумя объемами, в одном из которых было проведено разбиение  с тетраэдрическими элементами, а в другой- с шестигранными элементами (a). На рис. 3.10(b), приведен вид в разрезе переходных пирамид, тетраэдрические элементы условно не показаны.









Рис. 3. 10 Создание переходных элементов типа пирамиды на границе.

3.8.2         Предпосылки для автоматического создания переходных элементов типа пирамиды

Для создания переходных элементов  типа пирамиды, когда вы разбиваете объем с тетраэдрическими элементами, вы должны выполнить эти требования:

когда вы устанавливаете атрибуты элемента, убедитесь в том, что тип элемента, который вы назначаете для объема - тот, который может вырождаться  в форму пирамиды; в настоящее время, этот список включает SQLID62, SOLID73, VISCO89, SOLID90, SOLID95, SOLID96, SOLID97, и SOLID122. ANSYS не поддерживает создание переходных элементов типа пирамиды ни  для каких других типов элементов.

Когда вы устанавливаете контроль разбиения, активизируете «переходный” режим и укажите, что вы хотите генерировать вырожденные   трехмерные элементы.

Чтобы активизировать «переходный” режим используйте один из следующих методов:

Команда :[MOPT, PYRA, ON].

Действие	Команда	Интерфейс
Активизация «переходного режима»

MSHAPE, 1, 3D

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MESHER OPT
Если эти действия выполнены, и вы разобьете  объем с тетраэдрическими элементами [VMESH], ANSYS автоматически выполнит следующие действия:
Определяет, где переходные подойдут элементы типа пирамиды;
Комбинирует и перестраивает тетраэдрические элементы, чтобы создать элементы  типа пирамиды;
Вставляет элементы пирамиды в разбиение.
ANSYS создает переходные элементы типа пирамиды по умолчанию; если вы не выключите этот режим по команде [ MOPT, PYRA, ОFF].
Примечание - Для квадратичных элементов  типа пирамиды, которые являются непосредственно смежными с линейными шестигранными элементами, ANSYS автоматически удаляет срединные узлы на  границе. Это, фактически, происходит при разбиении с любым квадратичным элементом, если имеются смежные  линейные элементы  в соседнем объеме.
3.9 Преобразование вырожденных тетраэдрических элементов к их первоначальной (не вырожденной) форме.
После создания переходных элементов типа пирамиды в модели, вы можете преобразовывать 20 узловые вырожденные тетраэдрические элементы в модели к их 10 узловому невырожденному эквиваленту.
3.9.1 Преимущества  преобразования вырожденных тетраэдрических элементов
Процесс, описанный в разделе 3,9 разрешает формирование пирамид только тогда, когда вы используете тип элемента, поддерживающий вырождение в  тетраэдрическую и пирамидальные формы. В зависимости от вашего применения, вы можете решить, что эта предпосылка накладывает на вас слишком большие ограничения.
Например, если вы решаете задачи механики, вы ограничены использованием элементов SOLID95 везде, где требуются переходные элементы пирамиды. При решении задачи с использованием элементов с 20 узлами, (вырожденных элементов SOLID95) расходуется большее количество времени решения, и памяти,  чем было бы в  той же самой задаче с  использованием элемента SOLID92. (SOLID92 элементы с 10 узлами, невырожденный аналог элемента SOLID95).
В этом примере, преобразовывая элементы SOLID95 к элементам SOLID92, получаем следующие преимущества:
Требуется меньшая память (RAM) для  элемента;

когда вы не используете уравнение градиента предварительного сопряжения (PCG), файлы, что ANSYS записывает в процессе решения значительно меньше;

Даже когда вы используете уравнение PCG, вы получаете преимущество в скорости.





3.9.2 Выполнение преобразования

Преобразование 20 узлового вырожденного тетраэдрического элемента к его  10 узловому невырожденному аналогу:

Действие	Команда	Интерфейс
Преобразование 20 узлового вырожденного элемента к его 10 узловому аналогу

MSHMID

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MESHER OPT
3.4. Управление размерами элементов при свободном разбиении.
Управление размерами элементов является особенностью программы разбиения, которая строит начальный размер элемента при свободном разбиении. Это дает возможность получать более точные формы поверхностей  модели. Эта особенность, которая контролируется командой SMRTSIZE и производит установки для разбиения h методом и p методом. Будет использоваться по умолчанию метод DESIZE для получения размеров элемента при свободном разбиении. Хотя рекомендовано, что SMRTSIZE используется вместо свободного разбиения. Включая SMRTSIZE, вы просто выбираете уровень размеров элемента.
Замечание: если вы используете управление размерами элементов на модели, состоящей только из поверхностей, ANSYS рассчитывает размер среднего элемента, который будет применен для разбиения. С другой стороны, если вы используете управление размерами для модели, состоящей из поверхностей и объемов, ANSYS использует объемы для расчета размера среднего элемента. Даже если поверхность в первом случае (только поверхность) и поверхность во втором случае будут точно теми же самыми, при такой же установке SMRTSIZE, элементы которые использовались в первом случае не будут грубыми как элементы, использованные во втором случае.
3.4.1. Преимущества управления размерами
Алгоритм управления размерами вначале вычисляет приблизительную длину кромок модели для всех линий в поверхностях и объемах, которые будут разбиваться. Длина кромок этих линий будет уточняться, и приближаться к истинной длине. Таким образом, качество разбиений всех линий и поверхностей, измеренных перед началом разбиения, не зависит от порядка разбиения этих поверхностей и объемов. (Помните, что лучшие результаты получаются при одновременном разбиении всех поверхностей и объемов.)
Если используются четырехугольные элементы для разбиения поверхности, программа управления размерами пытается установить равное число линий деления на каждой поверхности, так что полное четырехугольное разбиение возможно. Треугольники будут включены в разбиение, если только четырехугольники будут перестроены в более низкую форму элементов (в треугольники), или если увеличить число делений на границах.

Существуют две категории контроля точности разбиения: основная и улучшенная.

Основная категория контроля.    

Используя основную категорию контроля, вы просто выбираете уровень размера элементов от 1 (тонкое разбиение) до 10 (грубое разбиение). Программа автоматически устанавливает серию индивидуальных контрольных значений, которые требуются для требуемого уровня размеров. Действия по выбору уровня размера элементов приведены в таблице.

Действие	Команда	Интерфейс
Выбор уровня размера элементов

Нагрузки, применяемые в гармоническом анализе.

Таблица 2.2.

Тип нагрузки

Категория

Семейство команд

NLGEOM

Main Menu > Solution> Analysis Option
Эффект упрочнения

NROPT

Main Menu > Solution> Analysis Option
Программа решения

NSUBST

Main Menu > Solution> Load Step Opt>Time/Friquens>Freq & Substep
Пошаговое или плавное  нагружение
(Step или ramped)

OUTPR

Main Menu > Solution> Load Step Opt>Output Ctrls>Solu Printout
База данных и результирующий файл
OUTRES
Main Menu > Solution> Load Step Opt>Output Ctrls>DB/Result File
Экстраполяция результатов

Объемные твердотельные элементы

PLANE26

PLANE42

PLANE82

PLANE83

Двумерный 6-ти узловой треугольный

Осесимметричный гармонический твердотельный

Двумерный 4-х узловой изопараметрический

Двумерный 8-ми узловой

Осесимметричный гармонический 8-ми узловой

Объемные твердотельные элементы

Построение твердотельной модели по методу «снизу вверх» 

При построении модели обычно начинают с определения низшего субъекта – точки. Точки определяются внутри текущей активной системы координат. Затем определяются линии, поверхности и объемы, связанные с этими точками в активной системе координат.
                   Построение твердотельной модели «сверху вниз»
ANSYS дает возможность построить модель, используя геометрические «примитивы» высокого уровня – поверхности и объемы и полностью определяет соответствующие точки и линии. Вы можете свободно комбинировать технику создания модели, применяя методы «снизу вверх» и «сверху вниз».
 Использование булевских операций 
Вы можете «вылепить» твердотельную модель, используя пересечение, вычитание и другие булевские операции. Булевские операторы позволяют вам работать непосредственно с высшей твердотельной моделью для построения сложных поверхностей. (Возможны оба подхода  «снизу вверх» и «сверху вниз» в булевских операциях).
 Вытягивание и вращение
В раде случаев наиболее эффективно применение технологии вытягивания или вращения.
Перемещение и копирование твердотельной модели
Сложные поверхности или объемы, которые можно представить в виде повторяющихся фрагментов в модели могут перемещаться, поворачиваться и копироваться на новые места в вашей модели.
Разбиение
Конечная цель построения твердотельной модели – разбиение этой модели на узлы и элементы. Создав полную твердотельную модель, набор атрибутов элементов, установив контроль разбиений вы можете запустить ANSYS программу для генерации конечно-элементного разбиения. Позаботившись об определенных требованиях, можно  установить режим масштабированного разбиения всех прямоугольников, треугольников или всех «кирпичных» элементов.
Перемещение и копирование узлов и элементов
Автоматическое разбиение более технологично по сравнению с прямой генерацией узлов и элементов, но при этом могут быть большие затраты времени. Если модель состоит из повторяющихся участков, то более эффективно построить и разбить отдельный участок, затем генерировать копии.

Нагрузки твердотельной модели

В ANSYS нагрузки связаны с узлами и элементами. При использовании твердотельного моделирования часто оказывается неудобным прикладывать нагрузки к узлам и элементам. К счастью, вы можете приложить нагрузки непосредственно к твердотельной модели, затем, когда начнет работать программа решения (SOLVE) она автоматически будет переносить эти нагрузки на конечно-элементную модель.

Проверка модели (чистка и уничтожение)

Прежде, чем вы можете проверить модель, вам необходимо осознать иерархию твердотельной модели и сущность конечно-элементной модели. Низший порядок примитивов (точки, линии) не может быть удален, если на них базируются примитивы высших порядков. Например, объем не может быть уничтожен, если он был разбит на элементы, линия не может быть уничтожена, если она связана с поверхностью и т. д. Если некоторые примитивы связаны с нагрузками,  то при их уничтожении будут удаляться и нагрузки из базы данных. Иерархия модели приведена ниже.

Высшие примитивы

Элементы (нагрузки элементов).

Узлы (нагрузки узлов).

Объемы (объемные нагрузки)

Поверхности (поверхностные нагрузки).

Линии (нагрузки на линию)

Низшие

Точки (нагрузки в точках).

Если необходимо перестроить модель после ее разбиения, вы должны вначале удалить все узлы и элементы, использую команды:

MAIN

MENU > PREPROCESSOR > CLEAR.

Для модификации модели вы можете использовать один из методов переопределения точек:

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY > SET OF KPs.

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/ MODIFY > SINGLE KP.

6.  Построение твердотельной модели «снизу вверх»

6.1  Точки.

Действие	Команда	Интерфейс
Определение индивидуальных точек в активной системе координат	K	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > IN ACT. CS.
Определение индивидуальных точек на рабочем поле	K	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > IN WORKING PLANE
Определение точек на существующей линии	KL	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > ON LINE
Определение точек на существующей линии в соотношении	KL	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > ON LINE> W/RATIO
Генерация точек между двумя существующими точками:	KBEW	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > KP BETWEEN KPs
Генерация точек между двумя существующими точками:	KFILL	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > FILL BETWEEN KPs
Для генерации точки в центре окружности, заданной тремя точками	KCENTER	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > KP AT CENTER
Генерация масштабированного распределения точек, относительно данного распределения точек	KSCALE	Не имеет аналогов в интерфейсе.
Для генерации симметричного набора точек	KSYMM	MAIN MENU > PREPROCESSOR >REFLECT > KEYPOINTS
Для переноса набора точек в другую систему координат	KTRAN	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY>TRANSFER COORD > KEYPOINTS
Для генерации недостаточного места для не доопределенных узлов или точек	SOURSE,	Не имеет аналогов в интерфейсе.
Для расчета и переноса точек в пересечениях используется команда	KMOVE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY> TO INTERSECT
Для определения точек, совпадающих с узлами:	KNODE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTS > ON NODE
Печать точек:	KLIST	UTILITY MENU > LIST > KEYPOINTs > COORDINATES+ ATTRIBUTES
Печать точек:		UTILITY MENU > LIST > KEYPOINTs > COORDINATES ONLY
Печать точек:		UTILITY MENU > LIST > PICKED ENTITIES > KEYPOINTs> COORDINATES ONLY
Печать точек:		UTILITY MENU > LIST > PICKED ENTITIES > KEYPOINTs> COORDINATES+ ATTRIBUTES
Рисование точек	KPLOT	UTILITY MENU > PLOT > KEYPOINTs
Выбор точек	KSEL	UTILITY MENU > SELECT > ENTITIES
Уничтожение точек	KDELE	MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE > KEYPOINTs
Нумерация точек		UTILITY MENU > PLOT CTRL > NUMBERING
Для расчета расстояния между двумя точками		MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELING > CHECK GEOM > KP DISTANSE
Для модификации координат определенных точек (что бывает необходимо при переносе их в новое место) используются методы, приведенные ниже. В этом случае происходит автоматическая очистка некоторых регионов, связанных этими точками.		MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY> SET OF KPs MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE/ MODIFY > SINGLE KP.

<


6.1.1 «Тяжелые» (Hard) точки

Тяжелые точки являются специальным типом точек. Вы можете использовать тяжелые точки для приложения нагрузок или получения данных от произвольных точек на линии или поверхности модели. Тяжелые точки не модифицируют геометрию или топологию модели. Большинство команд для точек может быть применено и для тяжелых точек. Следует отметить, что набор команд полностью имеется в интерфейсе.

Если применяются команды уничтожения некоторых примитивов, связанных с тяжелыми точками то необходимо либо уничтожить их вместе с примитивом, либо отделить их от удаляемого объекта.

Замечание: нельзя применять команды копирования, переноса, модификации к тяжелым точкам. 

6.1.2 Определение тяжелых точек

Вы можете определить тяжелые точки на существующей линии или поверхности. В обоих случаях вы можете определить размещение тяжелых точек следующими методами:

Выделением мышью (невозможно для моделей, импортированных из IGES файлов)

Введением отношений (только для линий);

Введением глобальных координат X, Y, Z.

Для определения тяжелых точек на существующей линии:

Действие	Команда	Интерфейс
Определение тяжелых точек на существующей линии		. MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTs > HARD PT ON LINE
Определение тяжелых точек в соотношении		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTs >HARD PT ON RATIO
Определение тяжелых точек координатами		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTs > HARD PT BY COORD
Определение  тяжелых точек на существующей линии указанием мыши		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTs > HARD PT ON LINE > HARD PT BY PICK
Для определения индивидуальных тяжелых точек на поверхности:		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTs > HARD PT ON AREA > HARD PT ON RATIO
Для определения индивидуальных тяжелых точек на поверхности:		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTs > HARD PT ON AREA> HARD PT BY COORD
Для определения индивидуальных тяжелых точек на поверхности:		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > KEYPOINTs > HARD PT ON AREA > HARD PT BY PICK
Выбор тяжелых точек или геометрические примитивов, связанных с тяжелыми точками		UTILITY MENU > SELECT > ENTITIES
Печать		UTILITY MENU > LIST > KEYPOINTs > HARD POINTS
Для распечатки линий, связанных с тяжелыми точками вводится команда в командной строке:	LLIST
Рисование тяжелых точек		UTILITY MENU > PLOT > KEYPOINTs > HARD POINTS
Уничтожение тяжелых точек		MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE > KEYPOINTs > HARD POINTS

<




6.2  Линии

Линии обычно применяются для представления граней объекта. Как и  точки, линии определяются в активной текущей системе координат. Определять линии придется не всегда, потому что программа будет генерировать линии во многих случаях, когда определены примитивы в виде поверхности или объема. Линии необходимы, если вы хотите генерировать линейные элементы (такие, как балка), или вы хотите создать поверхность через линии.

Для создания линий необходимо применить следующие методы:

Действие	Команда	Интерфейс
Для генерации прямой или кубической линии между двумя точками:		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > IN ACT. CS.
Для построения окружности через три точки (или между двумя точками, если ввести радиус)		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARCS > BY END KPs & RADIUS
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARCS > THROGHT 3 KPs
Для генерации кубического сплайна через несколько точек		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPLINE > SPLINE THROUGH  KPs
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPLINE > SPLINE THROUGH  LOCs
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPLINE >WITH OPTIONS > SPLINE THROUGH  KPs
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPLINE >WITH OPTIONS > SPLINE THROUGH  LOCs
Для генерации окружностей		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARCS >BY CENTER & RADIUS
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > ARCS >FULL CIRCLE
Для генерации сегментированного сплайна через серию точек		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPLINE > SEGMENTED SPLINE
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > SPLINE >WITH OPTIONS > SEGMENTED SPLINE
Генерация прямой линии под углом к существующей линии		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > AT ANGLE TO LINE
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > NORMAL TO LINE
Генерация прямой линии под углом к двум линиям		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > AT ANGLE TO 2 LINE
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > NORMAL TO 2 LINE
Генерация линии в конце существующей линии в тангенциальном направлении		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > TANGENT TO LINE
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > TANGENT TO 2 LINE
Для генерации наикратчайшей линии между двумя точками поверхности		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > OVERLAID ON AREA
Для генерации линии вытягиванием точки вдоль линии		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ALONG LINES
Для генерации окружности вращением точки относительно оси		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTRUDE / SWEEP > ABOUT AXIS
Для генерации филетной линии между двумя пересекающимися линиями		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE / FILLET
Для команд, что создают прямую линию, реальная форма будет зависеть от активной системы координат. Так, например «прямая линия» в системе координат Картезиана dx/dL, dy/dL, dz/dL, будет постоянной вдоль линии L. Для прямой линии в цилиндрической системе координат будет спираль. Для генерации строго прямой линии независимо от активной системы координат необходимо применить метод:		MAIN MENU > PREPROCESSOR > CREATE > LINE > STRAIGHT LINE
Для генерации линий от существующих линий		MAIN MENU > PREPROCESSOR > COPY > LINE > STRAIGHT LINE
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY > LINE
Для генерации симметричных линий		MAIN MENU > PREPROCESSOR > REFLECT > LINE
Для переноса линий в другую координатную систему		MAIN MENU > PREPROCESSOR > MOVE / MODIFY > TRANSFER COOR > LINE
Для деления линий		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE > LINE INTO 2 LNs
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE > LINE INTO N LNs
		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > DIVIDE > LINE WITH OPTIONS
Для комбинации линий со второй линией		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > ADD> LINES
Для продолжения линии в конце существующей		MAIN MENU > PREPROCESSOR > OPERATE > EXTEND> LINES
Печать линий		UTILITY MENU > LIST > LINES
Выделение линий		UTILITY MENU > LIST > PICKED ENTITIES>LINES
Рисование линий		UTILITY MENU > PLOT > LINES
Рисование выделенных линий		UTILITY MENU > PLOT > SPECIFIED ENTITIES>LINES
Выделение линий		UTILITY MENU > SELECT > ENTITIES
Удаление линий и точек		MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE >  LINES AND BELOW
Удаление только линий		MAIN MENU > PREPROCESSOR > DELETE >  LINES ONLY
Нумерация линий		UTILITY MENU > PLOTCTRL > NUMBERING

данной книги можно условно разделить

Предисловие.
Содержание  данной книги можно условно разделить на две части. Первая часть содержит инструкцию по гармоническому анализу, динамическому анализу переходных процессов, спектральному анализу. Здесь подробно рассмотрены особенности этих программ, возможные опции их применения, приведены некоторые примеры.  Например, в главах, посвященных гармоническому анализу и анализу переходных процессов, рассматривается три возможных метода: полный, усеченный (редуцированный) с применением главных степеней свободы, и метод суперпозиции мод. Обсуждаются достоинства и недостатки каждого из этих способов.
Вторая часть посвящена некоторым теоретическим иллюстрациям вопросов, рассматриваемых в первой части. Например, рассмотрены теоретические основы метода суперпозиции мод (в отечественной литературе он называется методом разложения по собственным формам). Кратко рассмотрены вопросы случайных колебаний. Кратко рассмотрены вопросы однофакторного и многофакторного анализа, а так же вопросы взаимной корреляции спектральных плотностей. Безусловно, этот обзор ни в коем случае не претендует на полноту и служит лишь иллюстрацией первой части. 
 
1. ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
1.1. Введение
Циклическая нагрузка будет приводить к гармонической реакции механических систем. Гармонический анализ используется для нахождения установившейся реакции линейных систем, нагруженных синусоидальными силами. Расчет выполняется нахождением реакции системы на нескольких частотах и строится график амплитудно-частотной характеристики. Максимум реакции, найденный по графику будет соответствовать и максимуму напряжения в конструкции. Гармонический анализ предназначен для отыскания максимального значения уровней установившейся вибрации. Переходные процессы не оцениваются в этом виде анализа.
Гармонический анализ является линейным анализом. Некоторые нелинейности, такие как пластичность, контактные явления, или зазоры будут игнорироваться, даже если они определены в системе. Гармонический анализ может применяться в преднапряженных конструкциях, таких как скрипичная струна (при предположении, что напряжение от гармонической нагрузки существенно меньше, чем от предварительного напряжения).   


Существуют три метода анализа: полный, усеченный и метод суперпозиции мод. (четвертый, сравнительно «дорогой» - метод анализа переходных процессов при гармонической нагрузке, представленной как функция времени). Программа ANSYS/Linear Plus допускает использование только метода суперпозиции мод. Перед изучением способов использования этих методов, рассмотрим достоинства и недостатки каждого метода.
1.2 Полный метод
Полный метод наиболее простой из этих трех методов. Он использует полную систему матриц для расчета амплитуд гармонической вибрации. Матрицы могут быть симметричными и не симметричными. Преимуществами полного метода являются:
Его легче использовать, потому что вы не должны беспокоиться о выборе главных степеней свободы, или собственных форм;
Он использует полные матрицы, так что аппроксимация матрицы масс не нужна;
Он позволяет использовать не симметричные матрицы, которые являются типичными для некоторых приложений, в частности для задач акустики;
Он рассчитывает перемещения и напряжения;
Он поддерживает все виды нагрузок: силы в узлах, заданные (не нулевые) перемещения, нагрузки на элементы (давления и температуры).
Он позволяет эффективно использовать твердотельные нагрузки.

Присвоение атрибутов объемам

VATT
MAIN MENU > PREPROCESSOR > ATTRIBUTES - DEFINE>ALL VOLUMES
MAIN MENU > PREPROCESSOR > ATTRIBUTES - DEFINE>PICKED VOLUMES
2.4. Присвоение атрибутов по умолчанию.
Вы можете присвоить набор атрибутов по умолчанию путем простановки «точек» для различных объектов в таблице атрибутов. Это означает, что во время построения элементов (в процессе разбиения) используется программа присвоения атрибутов из таблицы к элементам. Атрибуты, которые были присвоены непосредственно некоторым объектам твердотельной модели, будут заменяться атрибутами по умолчанию.
Методы присвоения атрибутов по умолчанию приведены в таблице.

Действие		Команда		Интерфейс
Присвоение набора атрибутов по умолчанию		TYPE REAL MAT ESYS SECNUM		MAIN MENU > PREPROCESSOR > ATTRIBUTES - DEFINE>DEFAULT ATTRIB MAIN MENU > PREPROCESSOR > MODELLING - CREATE > ELEMENTS>ELEMENT ATTRIB

В некоторых случаях программа выбирает правильный тип элемента для разбиения или для операций вытягивания, исключая необходимость ручного переключения типов элементов.
Если вы упустили непосредственное присвоение типа элемента (семейство команд вида [xATT]) и тип элементов по умолчанию не соответствует размерности той операции, которую вы хотите провести, но есть только один правильный тип элемента, определенный в таблице атрибутов, программа будет использовать этот тип элемента.     
3. Контроль разбиений
В ANSYS контроль разбиений может проводиться по умолчанию. Но если вы используете контроль разбиений, вы должны установить его перед процедурой разбиения вашей модели.
Контроль разбиений позволяет вам установить такие факторы, как форма элементов, расположение срединных узлов, и размер элементов. Этот шаг является одним из наиболее важных, влияющий на точность и экономичность решения.
Инструменты разбиений (Meshtool) в ANSYS (MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHTOOL) представляют удобный для большинства случаев способ контроля разбиений. Инструменты разбиения представляют собой интерактивное меню не только потому, что оно содержит множество функций, но еще потому что, однажды открыв его, оно находится в открытом состоянии до того как вы его закроете или выйдите из препроцессора.

Хотя все функции доступны в инструментах разбиения, можно воспользоваться традиционными командами ANSYS. Функции инструментов разбиения включают:

Контроль уровня размеров (SmartSize);

Установка контроля размеров элементов;

Выбор формы элементов;

Выбор типа разбиения (свободный или контролируемый);

Разбиение объектов твердотельной модели;

Построение сетки;

Очищение разбиения.

3.1. Форма элементов

Как минимум, вы должны установить приемлемую форму элементов, если вы планируете разбиение с типом элементов, которое допускает более, чем одну форму. Например,  элементы типа поверхности могут иметь треугольную или четырехугольную форму. Объемные элементы могут иметь гексагональную форму (форму кирпича) или тетраэдальную  форму, но сочетание этих двух типов в одной модели не рекомендуется.

В этой главе применяются некоторые хорошо известные подходы концепции вырожденной формы элементов. Например, рассмотрим элемент PLANE 82, который является двумерным твердотельным элементом, имеющим 8 узлов (I, J, K, L, M, N, O, P). По умолчанию PLANE 82 имеют  квадратичную форму. Элемент с треугольной формой может быть сформирован путем определения тех же самых номеров для узлов K, L, O. Таким образом, PLANE 82 может «вырождаться» в треугольник (рис 3.1)

Рис. 3.1 Вырождение четырехугольного элемента в треугольный

Когда вы определяете форму элемента, вы обычно предполагаете использовать ее по умолчанию, и не используете возможности «вырождения», хотя это может быть полезным  для понимания концепции.

Для выбора формы элементов используются следующие методы:

Действие	Команда	Интерфейс
Выбор формы элемента	MSHAPE, KEY, Dimension	MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHTOOL MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MESHER OPT MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MESH>VOLUMES-MAPPED>4 TO 6 SIDES

<


   

Два фактора учитываются при выборе формы элемента: желательная форма элемента и размерность модели.

Командный метод.

Если вы используете команду MSHAPE значение аргумента DIMENSION 2D или 3D показывает размерность модели. Значение ключа (0 или 1) показывает форму элемента.

Когда KEY=0, ANSYS производит разбиение с четырехугольными элементами, если DIMENSION=2D и гексагональной формой элементов, если DIMENSION=3D.

Когда KEY=1, ANSYS производит разбиение с треугольными элементами, если DIMENSION=2D и тетраэдальной формой элементов, если DIMENSION=3D.

Использование интерфейса (инструментов разбиения)

Для повышения эффективности рекомендуется использовать инструменты разбиения при выборе формы элемента. Вызов инструментов разбиения производится: MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHTOOL. Используя инструменты, вы просто нажимаете указателем мыши на желаемую форму элементов, которую вы хотите использовать. Вы можете также выбрать тип разбиения (свободное или контролируемое). Использование инструментов разбиения делает выбор формы элемента наиболее простым, так как в меню присутствуют только те формы элементов, которые соответствуют размерности вашей модели.

В некоторых случаях команда MSHAPE и соответствующие команды AMESH, VMESH или их эквивалент в интерфейсе MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING –MESH> meshing

option

это все, что вам необходимо для разбиения модели. Размер каждого элемента будет определяться по умолчанию. Например, на рис 3.2 показано разбиение модели с помощью одной команды VMESH.

 

Рис.3.2. Пример разбиения модели с размером элементов по умолчанию

Размеры элементов, которые выбирает программа, могут соответствовать или не соответствовать требованиям физических параметров для расчета. В этом случае можно изменить уровень размера элементов (SMRTSIZE) и   провести разбиение вновь. 

3.2. Выбор свободного или контролируемого разбиения



В дополнение к выбору формы элемента вы можете выбрать тип разбиения (свободное или контролируемое). В таблице 3.1 приведены рекомендованные сочетания формы элементов и типа разбиения.

Таблица 3.1

Форма элемента	Свободное разбиение	Контролируемое разбиение	Контролируемое если возможно, или свободное при включенном SMRTSIZE
Четырехугольный	да	да	да
Треугольный	да	да	да
Гексагональный	нет	да	нет
Тетрагональный	да	нет	нет

 

В таблице 3.2 приведены рекомендованные действия в случае неправильного выбора этих опций.

Таблица 3.2

Ваши действия	Как происходит разбиение
Вы применили команду MSHAPE без аргументов	ANSYS использует элементы четырехугольной или гексагональной формы, в зависимости от того, что вы разбиваете: поверхности или объемы.
Вы не выбрали форму элемента, но выбрали тип разбиения	ANSYS использует форму элемента по умолчанию, а тип разбиения по вашему выбору
Вы не выбрали ни форму элемента, ни тип разбиения	ANSYS использует форму элемента по умолчанию, тип разбиения выбирается приемлемый для данной формы элемента

3.3.  Контроль размещения срединных узлов

Если разбиение производится с квадратичными элементами, вы можете контролировать размещение срединных узлов. Основные особенности состоят в следующем:

Срединные узлы элементов на границах региона размещаются в соответствии с  кривизной граничной линии поверхности. Это происходит по умолчанию.

Срединные узлы всех элементов размещаются так, что кромка элемента является прямой. Эта опция позволяет грубо разбивать вдоль кривой, хотя кривизна кривой конечно не сохраняется.

  Для контроля размещения срединных узлов применяются методы

Действие	Команда	Интерфейс
Разбиение со срединными узлами

Loads Step Opt- Output Ctrls

Шаг интегрирования по времени	NSUBST DELTIME	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Time & Substep или Time & Time Step
Автоматический выбор шага	AUTOTS	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Time & Substep или Time & Time Step
Опции учета нелинейностей
Максимальное число итераций	NE QIT	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Nonlinears > Equlibrium Iter
Допуск сходимости	CNVTOL	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Nonlinears > Convergence Crit
Опция коррекции предсказания	PRED	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Nonlinears > Predictor
Опции исследования линий	LNSRCH	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Nonlinears > Line Search
Критерий «ползучести»	CRPLIM	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Nonlinears > Creep Criterion
Опции окончания решения	NCNV	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Nonlinears > Criteria To Stop
Опции управления выходом
Выход на принтер	OUTPR	Main Menu>Solutions>- Loads Step Opt- Output Ctrls > Solu Printout
База данных и результирующий файл	OUTRES	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Output Ctrls > DB/Results File
Экстраполяция результатов	ERSX	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Output Ctrls > Integration Pt

3.1 Динамические опции включают следующее:

Эффект интегрирования по времени [TIMINT]

Эффект интегрирования по времени может быть включен для учета инерции и эффекта демпфирования (при выключенном состоянии получаем статическое решение). По умолчанию эффект интегрирования по времени включен. Эта опция полезна для начала перехода от начального статического решения. Первый шаг выполняется с выключенной опцией эффекта интегрирования по времени.

Переходные параметры интегрирования [TINTP]

Переходные параметры интегрирования управляют работой программы интегрирования по Ньюмарку. По умолчанию используется метод среднего ускорения. См раздел по основам теории.

Демпфирование



Демпфирование в некоторой форме присутствует в большинстве систем и должно быть учтено при решении задачи. Вы можете выбрать четыре формы демпфирования в полном динамическом анализе:

Alpha (демпфирование, пропорциональное массе) [ALPHAD];

Beta (демпфирование, пропорциональное жесткости) [BETAD];

Демпфирование, зависящее от свойств материалов [MP, DAMP];

Демпфирование элементов (Например, элемент COMBIN7).

6.5 Основные опции.

Основные опции включают следующее:

Время [TIME]

Эта опция определяет время в конце шага нагрузки.

Скачкообразная или плавно изменяющаяся нагрузка [KBS].

Эта опция показывает, изменяется ли нагрузка плавно за шаг [KBC] или скачкообразно [KBC,1]. По умолчанию принято плавное изменение нагрузки для статического анализа и скачкообразное для полного динамического анализа, когда опция SOLCONTROL включена.

Шаг интегрирования по времени [DELTIM или NSUBST].

Шаг интегрирования по времени является приращением времени при интегрировании уравнений движения. Вы можете его непосредственно [DELTIM], или определить по числу подшагов [NSUBST]. Размер временного шага определяет точность решения: чем меньше размер шага, тем выше точность. Рекомендации по выбору размера временного шага приведены позднее.

Автоматический выбор шага [AUTOTS].

Эта опция, известная как оптимизация временного шага в переходном анализе, увеличивает или уменьшает размер шага в зависимости от реакции системы. Для большинства задач мы рекомендуем включить автоматический выбор с верхним и нижним пределами размеров шага. Эти пределы выбираются с использованием команд DELTIM или NSUBST. По умолчанию эта опция включена, когда включена опция SOLCONTROL.

6.6 Опции учета нелинейностей.

Опции учета нелинейностей используются, только если в системе присутствуют нелинейности (пластичность, контактные элементы, ползучесть и т.д.). Они включают следующее:

Максимальное число итераций [NEQIT];



Точность сходимости [CNVTOL];

Опция коррекции предсказания [PRED];

Опция исследования линии [LNSRCH];

Критерий ползучести [CRPLIM];

Опция окончания решения [NCNV].

Более подробную информацию о применении этих опций см. «Руководство по нелинейным задачам».

6.7.  Опции управления выходом.

Опции управления выходом включают следующее:

Выход на принтер [OUTPR]

Использование этой опции позволяет включить некоторые результаты в выходной файл (Jobname.OUT).

База данных и результирующий выходной файл [OUTRES]

Эта опция позволяет контролировать данные в результирующем файле (Jobname.RST)

Экстраполяция результатов [ERESX].

Применение этой опции позволяет просматривать результаты интегрирования точки элемента копированием их на узлы вместо их экстраполяции. (По умолчанию).

Внимание: По умолчанию только последний шаг по времени записывается в результирующий файл при полном методе динамического анализа. Для записи всех шагов установите поле FREQ команды OUTRES в положение «ALL». Максимум 1000 шагов записываются в результирующий файл по умолчанию. Для увеличения ресурсов памяти используйте команду /CONFIG,NRES.

Иногда правильное использование команд OUTRES или OUTPR может приводить к некоторым затруднениям.

Пример файла нагрузки приведен ниже.

TIME,…..  | Время окончания первого шага нагрузки

LOADS . ..|Значение нагрузки при времени свыше

KBC,         | Плавная или скачкообразная нагрузка

LSWRITE | Запись данных в файл шага нагрузки

TIME, … . | Время конца второго шага нагрузки

LOADS… | Значение нагрузки при времени свыше

KBC,…     | Плавная или скачкообразная нагрузка

LSWRITE | Запись данных в файл шага нагрузки

TIME,…..  | Время окончания третьего шага нагрузки

LOADS ... |Значение нагрузки при времени свыше

KBC          | Плавная или скачкообразная нагрузка

LSWRITE | Запись данных в файл шага нагрузки

И т. д

4. Сохраните конфигурацию нагрузки каждого шага нагрузки  через интерфейс или командой LSWRITE:



Main Menu>Solution>Write LS File.

Повторите шаги 3, 4 для каждого угла кривой время-нагрузка. Вы можете захотеть иметь дополнительный шаг нагрузки, расширяющий последнюю точку по времени на кривой, для учета реакции системы после действия нагрузки.

5. Сохраните копию базы данных в файл задачи. Вы можете затем перезагрузить ANSYS и воспользоваться командой RESUME.

Utility Menu>File>Save As

6. Запустите задачу на решение. Дополнительные возможности построения и решения задач с многочисленными шагами нагрузок (метод массива параметров) приведены в разделе 3.10 руководства по процедурам ANSYS.

Команда LSSOLVE.

Интерфейс: Main Menu>Solution>Solve-From Ls Files

7. Закройте меню SOLUTION.

6.8 Просмотр результатов

Результаты динамического анализа переходных процессов записаны в результирующем файле Jobname.RST. Они состоят из следующих данных, которые являются функциями времени:

Прямые данные;

Узловые перемещения (UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ).

Производные данные:

Напряжения в узлах и элементах;

Деформации в узлах и элементах;

Силы в элементах;

Усилия реакций в узлах;

И т.д.

Вы можете просмотреть эти результаты, используя постпроцессор POST26 или POST1:

POST26 используется для просмотра результатов специфических точек модели как функции времени;

POST1 используется для просмотра результатов полной модели в некоторый момент времени.

Некоторые типичные операции постпроцессора для анализа переходных процессов приведены ниже.

Необходимо помнить:

Для просмотра результатов в POST26 или POST1 база данных должна содержать ту же самую модель, для которой получено решение;

Должен быть получен файл Jobname.RST.

6.8.1 Использование POST26.

POST26 работает с таблицей результатов в функции времени, известных как переменные.

Каждая переменная имеет свой ссылочный номер. Переменная с номером 1 зарезервирована для времени.

Команды определения переменных:

NSOL (Прямые данные, перемещения узлов);



ESOL( Производные данные, Решения элементов, например, напряжения);

RFORCE (Силы реакции);

FORCE(Полные силы, статическая, демпфирующая, или инерционная составляющая);

SOLU (размер временных шагов, максимальное число итераций, частота реакции и т. д.).

Интерфейс:

Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables

Примечание: В редуцированном методе и методе суперпозиций мод учитываются только статические силы в команде FORCE.

Рисование или распечатка переменных.

Просматривая результаты в функции времени, вы можете выбрать критические моменты времени для дальнейшего использования постпроцессора POST1.

Команды:

PLVAR (графические переменные);

PRVAR, EXTREM (Печать переменных).

Интерфейс:

Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables

 Main Menu>TimeHist Postpro>List Variables

Main Menu>TimeHist Postpro>List Extreme

В POST26 имеется множество функций, таких как математические операции, перемещение переменных в массив параметров, перемещение массива параметров в переменные.

6.8.2  Использование POST1.

1. Чтение данных из базы данных:

Команда: RESUME.

Интерфейс: Utility Menu>Resume from.

Прочесть желаемый набор результатов. Используйте команду SET для идентификации данных по номеру временных шагов или по времени.

Команда SET.

Интерфейс:

Main Menu>General Postpro>Read Result-By Time/Freq

Примечание: Если вы определили время, для которого нет результатов, результат будет получен линейной интерполяцией между двумя ближайшими точками по времени.

Опция деформированное состояние

Команда PLDISP .

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > Plot Results > Deformed Shape

Опция печати усилий реакций и моментов

Команда PRRSOL.

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > List Results > Reaction Solu.

Примечание:  Команда PRRSOL распечатывает силы и моменты в закрепленных узлах. Для показа  сил реакции введите:  /PBS,RFOR,,1 , затем для показа требуемого узла или элемента [NPLOT или EPLOT]. Используйте команду RMOM вместо RFOR для реакции моментов.



Опция печати узловых сил и моментов

Команда PRESOL,F (или M).

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > List Results > Element Solution.

Вы можете распечатать сумму узловых сил и моментов для выбранного набора узлов.

Команда FSUM.

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > Nodal Calcs > Total Force Sum.

Вы можете проверить суммарные силы и суммарные моменты в каждом выбранном узле. Из условия равновесия, суммарные силы должны быть равны нулю, исключая точки приложения внешних сил и узлы, где возникают реакции.

Команда NFORCE .

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > Nodal Calcs>Sum @ Each Node.

Команда FORCE (Main Menu> General Postproc > Options for Outp) требует указать какой именно компонент необходимо вывести:

Полные (по умолчанию);

Статические;

Демпфирующие;

Инерциальные.

Из условия равновесия, суммарные силы должны быть равны нулю, исключая точки приложения внешних сил и узлы, где возникают реакции.

Опция результаты элементов на линии (построение эпюр).

Команда ETABLE

Интерфейс:

Main Menu> General Postproc > Element Table > Define Table.

Для элементов, расположенных на линиях, таких как балки, стержни, трубы использование этой опции увеличивает наглядность производных данных (напряжения, деформации и т. д.). Результирующие данные идентифицируются с помощью комбинаций меток и ссылочных номеров, или наименований компонентов в команде ETABLE. (См. раздел построения таблиц элементов).

Опция печати ошибок приближения.

Команда PRERR.

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > List Results > Persent Error.

Для линейного статического анализа с использованием объемных или оболочечных элементов применение команды PRERR позволяет оценить ошибку решения по отношению к степени разбиения. Эта команда рассчитывает процент ошибки нормы энергии системы (SEPC), которая представляет относительную ошибку дискретизации при разбиении.

Опция рисования контуров ошибок приближения.

Команда PRESOL,SERR

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > Plot Results > Contour Plot-Element Solu



Использование команды PRESOL,SERR позволяет рисовать ошибки в энергии системы от элемента к элементу. Регионы модели с высокой нормой ошибки энергии – хорошие кандидаты для пересмотра уровня разбиений.

Опция рисования контуров.   

Команда: PRNSOL или PRESOL .

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > Plot Results > Contour Plot-Nodal Solu или Element Solu.

Использование этой опции позволяет рисовать такие результаты, как напряжения (SX, SY, SZ…), деформации (EPELX, EPELY, EPELZ…) и перемещения (UX, UY, YZ…).

Вы можете изобразить контуры данных таблицы элементов (эпюры) для элементов, расположенных на линиях.

Команда: PLETAB,PLLS

Интерфейс: Main Menu> General Postproc > Element Table > Plot Element Table

Main Menu> General Postproc > Plot Results > Contour Plot-Line Elem Res

Примечание: Производные данные, такие как напряжения и деформации усредняются в узлах при использовании команды PLNSOL. Этот результат “загрязняется” в улах, имеющих различные материалы в элементах, различные толщины в оболочках  или при других особенностях. Для того, чтобы избежать этих ошибок, перед рисованием выбирайте элементы имеющие одинаковый материал, одинаковую толщину оболочки и т.д. Или используйте Power Graphic с командой AVRES (Main Menu> General Postproc > Options for Outp) для выключения режима усреднения.

Опция векторного рисования.

Команда PLVEC (рисование векторов), PRVEC (печать векторов).

Интерфейс:

Main Menu> General Postproc > Plot Results > Vector Plot-Predefined

Main Menu> General Postproc > List Results > Vector Data.

Векторы показывают (не путайте с векторными модами) эффективные траектории векторных величин, таких, как перемещения, вращения и напряжения.

Опция табулированной печати.

Команды:

PRNSOL (результат решения в узлах);

PRESOL (Результат от элемента к элементу)

PRRSOL (Реакции)

NSORT, ESORT

Интерфейс:    

Main Menu> General Postproc > List Results >solution option

Main Menu> General Postproc > List Results >Sorted Listing-Sort Nodes или Sort Elems.



В POST1 предусмотрено много других функций: масштабирование результатов, комбинация случаев нагружения и т.д.

Ниже приведен пример ввода задачи командным методом.

Построение модели

/FILNAM,….                 | Имя задачи

/TITLE,….                      |Титул

/PREP7                             |Вход в препроцессор

--------

--------                           | Построение модели

FINISH

Приложение нагрузок и получение решения

/SOLU                         |Режим решения

ANTYPE,TRANS       |Анализ переходных процессов

TRNOPT,FULL           |Полный метод

D,                                 |Закрепления

F,                                  |Силы

SF,                                 

ALPHAD,                     |Демпфирование, пропорциональное массам

BETAD,                        | Демпфирование, пропорциональное жесткости

KBC,                             | Плавная или скачкообразная нагрузка

TIME,                            |Время конца шага нагрузки

AUTOTS,ON                |Автоматический выбор временного шага

DELTIM,                       |Размер временного шага

OUTRES,                       |Опции результирующего файла

LSWRITE                       |Запись первого шага нагрузки

-----------

----------

----------                            |Нагрузки, время и т.д. для второго шага нагрузки

LSWRITE                        |Запись второго  шага нагрузки

SAVE

LSSOLVE,1,2                  |Инициализация решения с несколькими шагами нагрузки

FINISH

Просмотр результатов

/POST26

SOLU,  

NSOL,                                |Накопление результатов по узлам как переменных

ESOL,,,,                             | Накопление результатов по элементам как переменных

RFORCE                            |Накопление реакций как переменных

PLVAR,                             |Рисование графиков

PRVAR                              |Печать переменных

FINISH

/POST1

SET,                                   |Чтение результатов в базу данных

PLDISP,                             |Деформированное состояние



PRRSOL,                           |Усилия реакций

PLNSOL,                           |Рисование узловых результатов

PRERR,                             |Оценка процента ошибки

………

FINISH

6. 9 Редуцированный динамический анализ переходных процессов

Редуцированный метод, как следует из его названия, использует редуцированные матрицы для расчета динамической реакции. Он возможен в программах ANSYS/Multiphysics, ANSYS/Mechanical, ANSYS/Structural. Вы должны рассмотреть применение этого метода, если вы не будете включать нелинейности (не более, чем контакт узла с узлом) в задачу.

Процедура редуцированного динамического анализа состоит из пяти основных шагов:

1. Построение модели;

2. Получение редуцированного решения;

3. Просмотр результатов редуцированного решения;

4. Расширение решения;

5. Просмотр результатов расширенного решения.

Первый шаг тот же самый, что и для полного метода, исключая то, что не учитываются нелинейности (может быть учтен единственный контакт между двумя узлами, определяемый в форме условий зазора, вместо введения соответствующего элемента). Последующие шаги подробно рассмотрены ниже.

Редуцированное решение получается относительно главных степеней свободы. Порядок получения решения следующий:

1. Войдите в режим решения с помощью команды /SOLU или через интерфейс:

Main Menu > Solution.

2. Определите тип анализа и его опции. Это то же самое, что и для полного метода, за исключением следующих различий:

Выберите редуцированный метод решения [TRNOPT];

 Опции учета нелинейностей не возможны [NLGEOM, SSTIF, NROPT];

Вы можете включить эффекты предварительного напряжения [PSTRES]. Это требует файла элементов из предшествующего статического или переходного анализа;

Рестарт невозможен [ANTYPE].

3. Определите главные степени свободы. Они должны в основном характеризовать динамическое поведение системы. Для редуцированного анализа переходных процессов, главные степени свободы необходимо выбирать там, где вы хотите определить условия зазора, приложить силы или не нулевые перемещения. Вы можете распечатать выбранные главные степени свободы, или уничтожить их.



Команды:

M

MGEN

TOTAL

MLIST

MDELE 

Действия в интерфейсе:

Main Menu>Solution>Master DOFs>Define/Copy/Program Selected

Main Menu>Solution>Master DOFs>List All

Main Menu>Solution>Master DOFs>Delete.

4. Определите условия зазора, если это необходимо.

Команда GP

Main Menu>Solution>Dynamic Gap Cond>Define

Вы можете распечатать условия или удалить их

Команды:

GPLIST

GPDELE

Main Menu>Solution>Dynamic Gap Cond>List All

Main Menu>Solution>Dynamic Gap Cond>Delete

Условия зазора

Условия зазора могут быть определены только между двумя главными узлами или между главными узлами и опорой, как показано на рисунке.

Условия зазора похожи на элемент типа зазора и выбирается между поверхностями, между которыми предполагается контакт (удар) в процессе переходного процесса. ANSYS учитывает усилия в зазоре, которые развиваются, когда зазор закрыт с использованием эквивалентного узлового вектора нагрузок. Некоторые рекомендации по определению условий зазора приведены ниже.

Используйте достаточные условия для получения равномерного распределения контактного напряжения между контактирующими поверхностями.

Определите обоснованную контактную жесткость. Если жесткость слишком мала, контактирующие поверхности перекроются слишком много. Если жесткость слишком высока, очень малый временной шаг будет требоваться для времени удара. Основными рекомендациями является выбор жесткости зазора на один или два порядка выше, чем жесткость соседних элементов. Вы можете определить жесткость соседних элементов, используя соотношение AE/L, где A- эффективная площадь контакта, E- модуль упругости наиболее мягкого материала в зазоре, L – глубина первого слоя элементов в зазоре.

5. Введите начальные условия для модели. Следующие нагрузки возможны в редуцированном анализе переходных процессов:

  Возможны только перемещения, силы, и поступательные ускорения (такие, как гравитация). Нагрузки от ускорения не поддерживаются, если модель содержит некоторые главные координаты в узлах с вращением узловых координатных систем.



Силы и ненулевые перемещения должны быть приложены только к главным степеням свободы.

Как указывалось для полного метода, многочисленные шаги нагрузки обычно требуют определения «истории нагрузки» в переходном анализе. Первый шаг используется для установления начальных условий. Второй и последующие шаги нагрузки используются для ввода значений.

Установите начальные условия. Начальные условия могут быть установлены в явном виде только для перемещений (), начальные скорости и ускорения должны быть равны нулю. . Перемещения не могут быть уничтожены в последующих шагах нагрузки, тем не менее, они не могут быть использованы для определения начальной скорости. В редуцированном переходном анализе статическое решение всегда рассматривается как предварительное решение, используемое для определения  .

Определите опции шагов нагрузки для первого шага. Возможны следующие опции для первого шага (см. табл. 6.5).

Таблица 6.5

Опции для первого шага нагрузки

Опция	Команда	Действия в интерфейсе
Динамические опции
Параметры интегрирования	TINTP	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Time Integraton
Демпфирование	ALPHAD BETAD MP,DAMP	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Damping
Основные опции
Шаг интегрирования по времени	DELTIM	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Time & Time step
Опции управления выводом
Вывод на печать	OUTPR	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Output Ctrls > Solu Printout

  Динамические опции.

Динамические опции включают следующее:

Параметры интегрирования [TINTP].

Этот параметр управляет процессом интегрирования по алгоритму Нъюмарка. По умолчанию используется метод среднего ускорения.

Демпфирование.

Демпфирование в некоторой форме присутствует в большинстве систем и должно быть учтено при решении задачи. Вы можете выбрать четыре формы демпфирования в редуцированном динамическом анализе:

Alpha (демпфирование, пропорциональное массе) [ALPHAD];



Beta (демпфирование, пропорциональное жесткости) [BETAD];

Демпфирование, зависящее от свойств материалов [MP, DAMP];

Демпфирование элементов (например, элемент COMBIN7).

Основные опции

Шаг интегрирования [DELTIM]

Шаг интегрирования принимается постоянным.

Если вы введете команду TIME для первого шага нагрузки, она будет игнорироваться. Первое решение всегда статическое при T=0.

Опции управления выводом.

Опции управления выводом включают следующее:

Вывод на принтер [OUTPR].

Использование этой опции выводит перемещения на главных степенях свободы.

6. Запишите первый шаг нагрузки в файл (Jobname.S01).

Команда: LSWRITE.

Интерфейс: Main Menu>Solutions>-Solve-Write Ls File

7.  Задайте нагрузки и опции шагов нагрузки для анализа переходных процессов, записывая каждый шаг нагрузки в файл [LSWRITE].

Следующие шагов нагрузки поддерживаются для анализа переходных процессов:

Основные опции

Время (Time) (Определяется время конца каждого шага нагрузки).

Скачкообразная [KBC,1] или плавная нагрузка [KBC].

Управление выводом

Выход на принтер [OUTPR].

Редуцированный файл перемещений [OUTRES].

Для всех этих команд правильной является метка NSOL (решение в узлах). По умолчанию для команды [OUTRES] записывается каждая четвертая точка по времени для редуцированного файла перемещений (если определены условия зазора, то записывается каждая точка решения).

8. Сохраните копию база данных в файл с именем.

Команда SAVE.

Интерфейс: Utility Menu>File>Save  as

9. Запустите решение.

Команда LSSOLVE

Интерфейс Main Menu>Solution>Solve – From LS File.

10.Конец решения.

Команда FINISH.

6.9.1 Просмотр результатов редуцированного решения.

Результаты редуцированного анализа переходных процессов записаны в редуцированный файл перемещений Jobname.RDSP. Он состоит из перемещений по главным координатам в функции времени. Вы можете просмотреть перемещения по главным степеням свободы в функции времени, используя POST 26.



Процедура использования POST 26 та же самая, как описано для полного метода, исключая следующие различия:

Перед определением переменных в POST 26 используйте команду FILE (Main Menu>TimeHist Postpro>Setting>File) для выбора данных для чтения данных из файла Jobname.RDSP. Например, если наименование задачи – TRANS, то полная команда FILE будет FILE,TRANS,RDSP.

Только данные степеней свободы узлов (главных степеней свободы) возможны для просмотра.

6.9.2 Расширение решения. 

Расширенное решение запускается после редуцированного решения и рассчитывает полные перемещения, напряжения и силы по всем степеням свободы. Это решение будет получено только для одной точки по времени, которое вы выберите. Перед запуском расширенного решения вы должны просмотреть результаты редуцированного решения, используя POST26 и выбрать критическую точку по времени.

Примечание. Получение расширенного решения требуется не всегда. Например, если вас в основном интересуют перемещения в некоторых точках вашей конструкции, то редуцированное решение может вас удовлетворить. Безусловно, если вы хотите определить перемещения в не главных степенях свободы, или вас интересуют напряжения и силы, вы должны получить расширенное решение.

Файлы с расширениями .RDSP, .EMAT, .ESAV, .DB и .TRI должны быть получены в редуцированном решении.

База данных должна содержать ту же самую модель, для которой получено редуцированное решение. 

1. Перезапустите решение.

Команда /SOLU

Main Menu>Solution

2. Активизируйте решение расширения и его опции.

Опции	Команда	Действия в интерфейсе
Решение расширения вкл/выкл	EXPASS	Main Menu>Solution>-Analis Type-Expansion Pass
Номера расширяемых решений	NUMEXP	Main Menu>Solution>Load Step Opts-Expansion Pass>Range Of Solus
Расширение единственного решения	EXPSOL	Main Menu>Solution>Load Step Opts-Expansion Pass>Single Expand-By Time/Freq

Опция Решение расширения вкл/выкл. Выберите «ON».

Опция

Номера расширяемых решений. Выберите номера. Эти решения будут расширятся в выбранном значении времени. Близь лежащие решения около этого времени будут расширяться. При этом нужно определить, нужно ли считать напряжения и силы (по умолчанию считается и то и другое).

Опция Расширение единственного решения. Используйте эту опцию для идентификации единственного решения для расширения, если нет необходимости расширять несколько решений. Вы можете выбрать его по шагу нагрузки и номеру временного шага или по времени.

3. Выберите опции шагов нагрузки. Подходящие опции управления выходом для расширения динамического анализа.

Опция выхода на принтер [OUTPR]

Используйте эту опцию для включения некоторых результатов в выходной файл (Jobname.OUT).

База данных и результирующий файл [OUTRES]

Эта опция контролирует данные в результирующем файле (Jobname.RST).

Экстраполяция результатов [ERESX]

Использование этой опции используется для просмотра результатов точек интегрирования элементов копированием их на узлы вместо экстраполяции их (по умолчанию).

Примечание: поля FREQ в командах OUTPR и OUTRES могут быть ALL или NONE.

4. Запустите решение расширения.

Команда SOLVE.

Интерфейс  

Main Menu>Solution>-Solve-Current LS.

5. Повторите шаги 2, 3 и 4 для дополнительных решений расширения. Каждый шаг расширения сохраняется как отдельный шаг нагрузки в результирующем файле.

6. Выйдите из режима решения.

Результаты расширенного решения записываются в результирующий файл Jobname.RST. Они состоят из следующих данных, рассчитанных для каждой временной точки, для которой получено редуцированное решение.

Прямые данные;

Узловые перемещения (UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ).

Производные данные:

Напряжения в узлах и элементах;

Деформации в узлах и элементах;

Силы в элементах;

Усилия реакций в узлах;

И т.д.

Вы можете просмотреть эти результаты, используя POST1. Если вы получили расширенное решение для нескольких временных точек, вы можете использовать POST26 для получения графика напряжений, деформаций или сил  в функции времени. Процедура использования POST1 или POST26 та же самая, как и для полного метода.



6. 10 Пример анализа переходных процессов.

В этом примере рассмотрен анализ переходного процесса с использованием редуцированного метода при постоянной силе с конечным временем ее нарастания. В этой задаче стальная балка с сосредоточенной массой подвергается воздействию динамической нагрузки.

Стальная балка длиной l поддерживает сосредоточенную массу m. На балку действует динамическая нагрузка F(t) c временем возрастания и максимальным значением . Если вес балки не учитывается, определить время, при котором будет максимальное перемещение   и величину максимального перемещения . Еще нужно определить максимальное напряжение в балке.

Балка не использовалась в этом решении, и ее площадь принималась как единица. Полное время 0,1с позволяет массе достигнуть максимальных перемещений. Главная степень свободы принималась на массе в поперечном направлении. Статическое решение получено на первом шаге нагрузки. Время максимальной реакции (0,092с) было выбрано для расширения решения.

Условия задачи  

E=30*103

ksi, kips sec2/in, J=800.6 in4 =18 in, l=240 in (20ft), F1=20 kips

=0,075с.

Рис. 6.3 Расчетная схема балки

Определение титула задачи.

1. Utility Menu>File>Change Title

2. Введите текст «Transient response to a constant force with a finite rise time»

3. Нажмите ОК.

Определение типа элементов

1. Main Menu>Prepocessor>Element Type>Add/Edit/Delete

Откроется диалоговый «ящик»

2.  Нажмите на Add. Откроется диалоговый «ящик» библиотеки элементов.

3. В левой части нажмите на «Structural Beam»

4. В правой части нажмите на «2D elastic 3” и нажмите на Apply

5. В левой части нажмите на «Structural mass»

6. В правой части нажмите на «3D mass 21» и нажмите «ОК»

7. В диалоговом «ящике» нажмите один раз на «Type2» и нажмите на «Options».



8. В диалоговом окне для опции инерции при вращении найти «2Dw/o rot iner» и выбрать ее.

9. Нажать «ОК» и на «Close» в диалоговом ящике типа элементов.

Определение реальных констант.

1. Main Menu>Preprocessor>Real Constants

2. Нажать на Add. Откроется диалоговое окно типов элементов для реальных констант.

3. Нажать ОК. Откроется диалоговое окно для BEAM3

4. Введите 1 для площади, 800,6 для IZZ и 18 для высоты балки.

5. Нажать на ОК.

6. На диалоговом окне реальных констант нажать на «Add»

7. Нажать на тип 2 MASS21 и нажать на ОК. Диалоговое окно для реальных констант для MASS21 откроется.

8. Введите 0.0259087 для 2D массы и нажать на ОК.

9. Нажать на Close диалогового окна реальных констант.

Определение свойств материалов.

1. Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant –isotropic откроется диалоговое окно свойств материалов.

2. Нажать ОК. Откроется второе диалоговое окно.

3. Ввести 30e3 для модуля упругости EX и нажать ОК.

Определение узлов

1. Main Menu > Preprocessor > Modeling-Create > Nodes > in Active CS Откроется диалоговое окно построения узлов в активной системе координат.

2. Введите 1 для номера узла и нажмите «Apply» для определения узла с координатами 0,0,0.

3. Введите 3 для номера узла.

4. Введите 240,0,0 для  координат и нажмите ОК.

5. Построение узлов между двумя заданными. Main Menu > Preprocessor > Modeling-Create > Nodes > Fill between Nds. Откроется соответствующее меню.



6.   Нажать один раз на узлы 1 и 3 и нажать на ОК.

7. Нажать ОК, приняв установки по умолчанию.

Определение элементов

1. Main Menu > Preprocessor > Modeling-Create > Elements > Auto Numbered> Thru Nodes.

2. Нажать на узлы 1 и 2 и нажать на Apply

3. Нажать на узлы 2 и 3 и нажать ОК.

4. Main Menu > Preprocessor > Modeling-Create > Elements > Elem Attributes. Откроется диалоговое окно атрибутов элементов.

5. Выбрать 2 для элементов типа MASS21

6. Выбрать 2 для набора констант и нажать ОК.

7. Main Menu > Preprocessor > Modeling-Create > Elements > Auto Numbered> Thru Nodes. Откроется пиковое меню элементов.

8. Нажать один раз на узел 2 и нажать ОК.

Определение типа анализа и опций анализа.

1. Main Menu > Solution> Analysis Type- New Analys

2. Нажать на «Transient» и нажать на ОК.

3. Main Menu > Solution> Analisis Option. Откроется диалоговое окно анализа переходных процессов.

4. Нажать на «Reduced» и нажать ОК. Откроется диалоговое окно редуцированного анализа.

5. В падающем меню для эффектов демпфирования выбрать «Ignore».

6. Нажать ОК.

Определение главных степеней свободы

1. Main Menu > Solution> Master DOFs >User Selected-Define. Откроется «пиковое» меню.

2. Нажать на узел 2 и нажать ОК. Откроется диалоговое меню.

3. В падающем меню для первой степени свободы выбрать «UY»

4. Нажать ОК.

Установка опций шагов нагрузки.

1. Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Time – Time Step. Откроется диалоговое окно.



2. Ведите 0.004 в качестве размера временного шага и нажать ОК.

Приложение нагрузки на первом шаге нагрузки

1. Закрепление балки в узлах 1и 3. Main Menu > Solution> Loads Apply>-Structural-Displacement>On Nodes. Откроется «пиковое» меню.

2. Нажать на узел 1 и нажать «Apply». Откроется диалоговое окно.

3. Выбрать «UY» и нажать на «Apply».

4. Нажать на узел 3 и нажать ОК. Откроется диалоговое окно.

5. Нажать на «UX», «UY» будет уже выбрано. Нажать ОК.

6. Приложение нагрузки. Main Menu > Solution> Loads Apply>-Structural-Force/Moment>On Nodes. Откроется пиковое меню.

7. Нажать на узел 2 и нажать ОК. Откроется диалоговое окно.

8. В падающем меню для направления сил выбрать «FY», ввести значение 0 для начального статического решения.

9. Нажать на ОК и нажать SAVE_DB

Установка опций вывода.

1. Main Menu > Solution> Load Step Opts>-Output Ctrls>DB/Results File. Откроется диалоговое окно.

2. Нажмите на кнопку «Every substep» (Каждый шаг) и нажмите ОК.

Решение первого шага нагрузки.

1. Main Menu>Solution>-Solve-Current LS.

2. Просмотрите информацию в окне статуса и нажмите «Close».

3. Нажмите ОК на диалоговом окне текущего шага нагрузки для начала решения.

4. Нажмите на «Close», когда решение будет получено.

Приложение следующего шага нагрузки.

1. Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Time – Time Step. Откроется диалоговое окно опций времени и временных шагов.

2. Ввести 0.075 для (Time) конца шага нагрузки нажать ОК.

3. Main Menu > Solution> Loads Apply>-Structural-Force/Moment>On Nodes. Откроется пиковое меню.



4. Нажать на узел 2 и нажать ОК. Откроется диалоговый «ящик».

5. Ввести 20 как значение силы и нажать ОК.

Решение следующего шага нагрузки.

1. Main Menu>Solution>-Solve-Current LS.

2. Просмотрите информацию в окне статуса и нажмите «Close»

3. Нажмите ОК на диалоговом окне текущего шага нагрузки для начала решения.

4.  Нажмите на «Close», когда решение будет получено.

Установка следующего шага нагрузки и решение.

1. Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Time – Time Step Откроется диалоговое окно опций времени и временных шагов.

2. Введите 0.1 для (Time) конца шага нагрузки нажмите ОК.

3. Main Menu>Solution>-Solve-Current LS.

4. Просмотрите информацию в окне статуса и нажмите «Close»

5. Нажмите ОК на диалоговом окне текущего шага нагрузки для начала решения.

6. Нажмите на «Close», когда решение будет получено.

7. Main Menu>Finish

Расширение решения

1. Main Menu > Solution> Analysis Type- Expansion Pass. Включите кнопку «Expansion pass» в положение «ON» и нажмите ОК.

2.  Main Menu > Solution> Load Step Opts-Expansion Pass>Single Expand – By Time/Freq. Откроется диалоговое меню.

3. Введите 0.092 для временной точки и нажмите ОК.

4. Main Menu>Solution>-Solve-Current LS.

5. Просмотрите информацию в окне статуса и нажмите «Close».

6. Нажмите ОК на диалоговом окне текущего шага нагрузки для начала решения.

7. Нажмите на «Close», когда решение будет получено.

Просмотр результатов в POST26.

1. Main Menu>Time Hist Postpro>Setting>File. Откроется диалоговое меню.



2. В меню выбрать “file.rdsp» и нажать ОК.

3. Выбор переменных. Main Menu>Time Hist Postpro>Define Variables. Откроется диалоговое окно.

4. Нажать на “Add» (Добавить). Откроется диалоговое окно переменных.

5. Выбрать (по умолчанию) решение в узлах (Nodal DOF result) и нажать ОК. Откроется диалоговое меню данных узлов.

6. Выбрать 2 (по умолчанию) как ссылочный номер переменной.

7. Ввести 2 как номер узла.

8. Ввести NSOL как метку пользователя.

9. В правой части окна выбрать «Translation UY».

10. Нажать ОК, затем «Close»  на диалоговом окне переменных.

11.  Main Menu>Time Hist Postpro>Graph Variables.

12. Введите 2 для первой переменной графика и нажмите ОК. Возникнет график в графическом окне.

13. Main Menu>Time Hist Postpro>List Variables.

14. Введите 2 для первой переменной и нажмите ОК.

15. Просмотрите информацию и нажмите «Close».

Просмотр результатов в POST1.

1. Main Menu>General Postproc>Read Results-First Set

2. Main Menu>General Postproc>Plot Results-Deformed Shape

3. Нажмите «Def+undeformed» и нажмите ОК.

Выход из ANSYS.

1. Нажмите QUIT

2. Нажмите на SAVE, если это необходимо

6.11 Метод суперпозиции мод в анализе переходных процессов.

Метод суперпозиции мод основан на суммировании коэффициентов формы мод, полученных из модального анализа, для расчета динамической реакции. Процедура использования метода состоит из пяти основных шагов:



1. Построение модели;

2. Получение модального решения (нахождение собственных частот и форм);

3. Решение задачи переходного анализа методом суперпозиции мод;

4. Расширение решения;

5. Просмотр результатов.

Из перечисленных шагов первый -точно такой же, как и для полного метода.



6.11.1 Получение модального решения.  

Вы должны иметь в виду следующие особенности:

Методы решения задачи могут быть следующие: редуцированный, блочный, подпространства, или Power Dynamic (два других метода несимметричный и демпфированный не применяются в методе суперпозиции мод). Вы можете использовать Power Dynamic, только если нет начальной статической нагрузки (все нагрузки равны нулю на первом шаге);

Необходимо раскрыть все моды, необходимые для переходного анализа;

Для редуцированного метода раскрытия мод, включите главные степени свободы тех узлов, в которых заданы силы и условия зазора.

Введите закрепления. Эти закрепления будут игнорироваться, если они определены в переходном анализе методом суперпозиции мод вместо модального анализа.

Если необходимо ввести нагрузки элементов (давление, температура, ускорения и т. д.) в переходном динамическом анализе, вы должны определить их модальном анализе. Нагрузки игнорируются в модальном анализе, но вектор нагрузки будет рассчитываться, и записываться в файл формы моды (Jobname.MODE). Вы можете затем использовать этот вектор нагрузки для переходного анализа.

Данные модели не должны изменяться между модальным и переходным анализом. 

Нет необходимости раскрывать моды для метода суперпозиции мод. Если вы хотите просмотреть формы моды из редуцированного решения, вы должны раскрыть их.

6.11.2. Решение методом суперпозиции мод.  

В этом шаге программа использует формы мод, полученных в модальном анализе. Необходимо помнить, что:

Файл формы мод должен быть получен (Jobname.MODE).

База данных должна содержать ту же самую модель, для которой получено решение модального анализа.



1. Введите команду /SOLU или через интерфейс: Main Menu>Solutions.

2. Определите тип анализа и его опции. Это то же самое, что описано для полного метода, исключая следующие особенности:

Выберите метод суперпозиции мод [TRNOPT].

Определите число мод для использования в решении [TRNOPT]. Это определяет точность переходного решения. Как минимум, вы должны использовать все моды, которые, по вашему мнению, влияют на динамическую реакцию системы. Например, если вы включаете в рассмотрение высокие частоты, то в число учитываемых мод должны быть включены высокочастотные моды. По умолчанию включаются все моды, полученные в модальном анализе.

Нелинейные опции [NLGEOM,SSTIF, NROPT] не учитываются.

Рестарт не возможен [ANTYPE].

3. Определите условия зазора, если это необходимо. Они могут быть определены только между двумя главными узлами или между главным узлом и «землей».

Команда GP . Интерфейс: Main Menu>Solutions>Dynamic Gap Cond>Define

4. Приложите нагрузки к модели. Возможны следующие нагрузки в методе суперпозиции мод:

Возможны только силы, поступательные ускорения и вектор нагрузок, сформированный в модальном анализе. Не нулевые перемещения игнорируются. Для приложения вектора нагрузки используется команда LVSCALE (Main Menu>Solutions>Loads - Apply>Load Vector>For Mode Super).

Если формы мод получены из редуцированного модального анализа, силы могут быть приложены только к главным степеням свободы.

Многочисленные шаги нагрузки обычно требуют определения «нагрузочной истории» в переходном анализе. Первый шаг нагрузки используется для определения начальных условий, а второй и последующие шаги используются для анализа переходных процессов.

Установите начальные условия. Начальные условия, которые можно точно задать это начальные перемещения. Статическое решение с использованием метода суперпозиции мод всегда рассматривается как первое решение при заданной нагрузке. Если для модального анализа использовалась программа POWER DYNAMICS, то ни нагрузки, ни перемещения не учитываются, то есть в этом случае принимаются только нулевые начальные условия.



Опции шагов нагрузки для первого шага

Опция	Команда	Действия в интерфейсе
Динамические опции
Параметры интегрирования	TINTP	Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Time Integration
Вектор нагрузки	LVSCALE	Main Menu>Solutions>Loads - Apply>Load Vector>For Mode Super
Демпфирование	ALPHAD BETAD DMPRAT MP,DAMP	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Damping
Основные опции
Шаг интегрирования по времени	DELTIM	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt-Time/Frequens > Time & Time step
Опции управления выводом
Вывод на печать	OUTPR	Main Menu>Solutions>-Loads Step Opt- Output Ctrls > Solu Printout

 

Динамические опции

Динамические опции включают следующее:

Параметры интегрирования [TINTP].

Этот параметр управляет процессом интегрирования по алгоритму Нъюмарка. По умолчанию используется метод среднего ускорения.

Вектор нагрузки [LVSCALE]

Эта опция позволяет вам прикладывать вектор нагрузки, построенный в модальном анализе. Вы можете использовать такой вектор нагрузки для приложения нагрузок на элементы (давление, температура и т.д.) 

Демпфирование.

Демпфирование в некоторой форме присутствует в большинстве систем и должно быть учтено при решении задачи. Вы можете выбрать четыре формы демпфирования в редуцированном динамическом анализе:

Alpha (демпфирование, пропорциональное массе) [ALPHAD];

Beta (демпфирование, пропорциональное жесткости) [BETAD];

Постоянное отношение демпфирования [DMPRAT];

Демпфирование, зависящее от свойств материалов [MP, DAMP];

Модальное демпфирование [MDAMP];

Основные опции

Шаг интегрирования [DELTIM]

Шаг интегрирования принимается постоянным. По умолчанию шаг интегрирования принимается равным 1/(20f), где f низшая частота, учитываемая в решении. Команда  [DELTIM] воспринимается только на первом шаге нагрузки, и игнорируется на последующих шагах.   

Опции управления выводом.



Опции управления выводом включают следующее:

Вывод на принтер [OUTPR].

Использование этой опции выводит перемещения на главных степенях свободы.

5. Запишите первый шаг нагрузки в файл (Jobname.S01).

Команда: LSWRITE.

Интерфейс: Main Menu>Solutions>-Solve-Write Ls File

6.  Задайте нагрузки и опции шагов нагрузки для анализа переходных процессов, записывая каждый шаг нагрузки в файл [LSWRITE].

Следующие шагов нагрузки поддерживаются для анализа переходных процессов:

Основные опции

Время (Time) (Определяется время конца каждого шага нагрузки).

Вектор нагрузки [LVSCALE]

Скачкообразная [KBC,1] или плавная нагрузка [KBC]. По умолчанию принимается плавная нагрузка.

Управление выводом

Выход на принтер [OUTPR].

База данных и результирующий файл [OUTRES].

Для всех этих команд правильной является метка NSOL (решение в узлах). По умолчанию для команды [OUTRES] записывается каждая четвертая точка по времени для редуцированного файла перемещений (если определены условия зазора, то записывается каждая точка решения).

7. Если использовался метод подпространства или блочный метод для модального анализа (MODOPT,SUBST или MODOPT,LANS) вы можете использовать компоненты узлов с помощью команды OUTRES,NSOL для ограничения данных перемещения, записываемый в редуцированный файл Jobname.RDSP. Решение с расширением будет давать правильные результаты только для этих узлов и для тех элементов, у которых все узлы записаны в файл Jobname.RDSP. Для использования этой опции сначала запретите запись командой OUTRES,NSOL,NONE, затем выберите объект OUTRES,NSOL,freq,cjmponent. Повторите команду для некоторых дополнительных компонентов узлов и запишите RDSP файл. Допустима только одна выходная частота. ANSYS использует последнюю частоту выбранную командой OUTRES.

8. Сохраните копию база данных в файл с именем.

Команда SAVE.

Интерфейс: Utility Menu>File>Save  as

9. Запустите решение.



Команда LSSOLVE

Интерфейс Main Menu>Solution>Solve – From LS File.

10. Конец решения.

Команда FINISH.

В методе суперпозиции мод при анализе переходных процессов записывается редуцированный файл перемещений, независимо от того, какой метод использовался для модального анализа. Если вас интересуют напряжения в конструкции, то вам необходимо проводить решение расширения. Процедура расширения решения та же самая, что для редуцированного метода. Файл Jobname.TRI необходим в том случае, если использовался редуцированный метод для модального решения. Результат решения расширения содержится в файле Jobname.RST.

Результаты содержат перемещения, напряжения, силы реакции для каждой временной точки, для которой было получено расширенное решение с использованием постпроцессоров POST26 и POST1.

6.12 Динамический анализ предварительно напряженных конструкций 

Динамический анализ предварительно напряженных конструкций позволяет рассчитывать динамическую реакцию систем, например, учитывающих тепловое расширение с остаточными тепловыми напряжениями. Динамический анализ предварительно напряженных конструкций зависит от типа переходного процесса.

6.12.1 Динамический анализ предварительно напряженных конструкций полным методом.

 Вы можете включить эффекты предварительного напряжения в полном динамическом анализе с помощью приложения предварительных нагрузок в статическом шаге нагрузки, не убирая их в последующих шагах. Процедура состоит из двух основных шагов:

1. Постройте вашу модель, войдите в SOLUTION и определите тип анализа (Переходный анализ) [ANTYPE,TRANS].

Приложите все предварительные нагрузки;

Выключите эффекты интегрирования по времени [TIMINT,OFF];

Включите эффекты упрочнения [SSTIF,ON];

Установите время, равное некоторой малой фиктивной величине [TIME];

Запишите первый шаг нагрузки в файл Jobname.S01.

Если эффекты предварительного нагружения развиваются в результате нелинейного поведения конструкции (как в случае остаточных тепловых напряжений в отливке), может понадобиться несколько шагов нагрузок для определения предварительного статического напряжения. В случае геометрической нелинейности (эффекта больших перемещений) вы можете учесть эффект предварительного напряжения командой [NLGEOM,ON].



2. Для всех последующих шагов нагрузки включите эффекты интегрирования [TIMINT,ON] и проводите полный динамический анализ, как описано выше. Записав все шаги нагрузки в файл [LSWRITE] вы можете инициировать решение с несколькими шагами нагрузки.

6.12.2 Динамический анализ предварительно напряженных конструкций редуцированным методом.

 Динамический анализ предварительно напряженных конструкций редуцированным методом требует, чтобы вы сначала нагрузили вашу модель в отдельном статическом анализе. При этом предполагается, что напряжения, зависящие от времени (в переходном процессе) будут существенно меньше, чем напряжения от предварительного нагружения. Если это не так, то вам необходимо использовать полный динамический анализ.  

1. Постройте модель и получите статическое решение с эффектами предварительного напряжения [PSTRES,ON].

2. Повторно войдите в SOLUTION и получите решение задачи редуцированного переходного анализа при включенном учете эффекта предварительного напряжения [PSTRES,ON]. При этом файлы Jobname.DB, Jobname.EMAT и Jobname.ESAV должны быть получены.







6.12.3 Динамический анализ предварительно напряженных конструкций  методом суперпозиции мод.

При учете эффекта предварительного напряжения в методе суперпозиции мод, вы должны сначала провести модальный анализ с учетом предварительного напряжения. Если результаты модального анализа с учетом предварительного напряжения получены, то анализ переходного процесса выполняется так, как это описано выше.

7. Другие особенности анализа переходных процессов.

7.1. Некоторые указания по выбору шага интегрирования.

Как указывалось выше, точность решения переходных процессов зависит от шага интегрирования: чем меньше шаг, тем выше точность решения. Слишком большой шаг интегрирования будет вносить ошибку в реакции высших мод. Слишком малый шаг интегрирования буде приводить к слишком большому времени счета, и необходимости большой памяти. Для расчета оптимального временного шага мы приводим пять рекомендаций:



1. Определите частоты реакции. Временной шаг должен быть существенно меньше результирующего движения системы. Так как динамическая реакция системы может быть представлена комбинацией мод, временной шаг должен позволять анализировать высшую моду из этой комбинации. Для процедуры интегрирования по Нъюмарку найдено, что приемлемый временной шаг должен составлять двадцатую долю от периода высшей частоты.

                                   Величина шага=1/20fMAX.

Требуется меньший временной шаг, если в результате расчетов нужно определить ускорения.

На рисунке показано зависимость увеличения периода колебаний в зависимости от величины временного шага для одномассовой системы. Из графика видно, что при величине шага 1/20 от периода увеличение периода колебаний составляет менее 1%.

2. Определите кривую нагрузки в зависимости от времени. Временной шаг должен быть достаточно малым, чтобы передать функцию нагрузки. Тенденция реакции проявляется в некотором запаздывании относительно приложенных сил, в особенности при скачкообразном изменении нагрузки, как показано на рисунке. Скачкообразное изменение нагрузки требует малых временных шагов. В этом случае рекомендуется принимать величину временного шага меньше, чем  1/180f.

Рис7.1

3. Определите контактную частоту. В задачах с использованием контактных элементов (удара) временной шаг должен быть существенно меньше, чем время взаимодействия между двумя контактирующими поверхностями. Другими словами, будут присутствовать явные потери энергии, и удар не будет абсолютно упругим. Шаг интегрирования может быть определен из контактной частоты.

                            Шаг интегрирования = 1/Nfc,

                                      Где   

Здесь k жесткость зазора, m эффективная масса в зазоре, N –число точек на цикл. Для минимизации потери энергии обычно принимают N=30. Cледует принимать большее значение, если требуется находить ускорение. Для редуцированного метода и метода суперпозиции мод N должно быть по крайней мере не меньше 7.



Вы можете использовать больше, чем 30 шагов за цикл в течение удара, если период контакта и масса контакта много меньше, чем общее время переходного процесса и массы системы потому что эффект потери энергии во всей системе может быть малым.

4. Определите распространение волны. Если вас интересуют эффекты распространения волн, временной шаг должен быть меньше, мем время распространения волны через элемент.

5. Определите нелинейности. Для большинства нелинейных задач, требуемый временной шаг существенно зависит от вида нелинейности. Например, система имеет тенденцию к увеличению жесткости при нагрузке (например, задача больших перемещений при изменении от изгибной модели к мембранной). При этом должна быть оценка наивысшей частоты системы.

После оценки временного шага с использованием этих рекомендаций, используйте минимальное значение для расчета. Использование автоматического временного шага позволит вам доверить проблему выбора шага программе.

7.2 Автоматический временной шаг.

Автоматический выбор временного шага позволяет изменять шаг интегрирования, основываясь на частоте реакции и нелинейных эффектах. Основная польза от этой программы состоит в том, что полное число шагов интегрирования может быть снижено. Если в задаче присутствуют нелинейности, применение автоматического шага имеет дополнительные преимущества. Вы можете активизировать автоматический выбор шага командой AUTOTS .       

Хотя очевидны преимущества автоматического выбора шага для всех типов анализа, могут быть ситуации, в которых может не быть преимуществ от применения автоматического шага.

Задачи, имеющие только локализованное динамическое поведение (например, турбинные лопатки и ступица в сборе), где в части системы, содержащей низкочастотную энергию, могут преобладать   высокочастотные области.

Задачи с постоянным возбуждением (например, сейсмическая нагрузка), где временной шаг имеет тенденцию непрерывно изменяться, так как возбуждаются различные частоты.



Задачи с кинематическим возбуждением (как твердого тела), где вклад колебаний как твердого тела может доминировать.

7.3 Демпфирование.

Демпфирование, присутствующее в большинстве систем должно быть в динамическом анализе. В ANSYS применяются пять видов демпфирования:

Альфа и бета демпфирование (Релеевское демпфирование);

Демпфирование, зависящее от свойств материала;

Постоянное отношение демпфирования;

Модальное демпфирование;

Демпфирование элементов.

При использовании программы ANSYS/Linear Plus возможно применение только постоянного отношения демпфирования и модального демпфирования. Вы можете выбрать более, чем одну форму демпфирования в модели. Программа будет формировать матрицу демпфирования [C], как сумму выбранных форм демпфирования. 

 В таблице 7.1 приведены типы демпфирования, применимые для различных видов анализа.

Таблица 7.1

Тип анализа	Альфа и Бета демпфирование [ALPHAD, BETAD]	Демпфирование, зависящее от свойств материала [MP,DAMP]	Постоянное отношение демпфирования [DMPRAT]	Модальное длемпфирование [MDAMP]	Демпфирование элементов3 [COMBIN7 и т.д.]
Статика	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет

Демпфирование используется только для комбинаций

Модальный Без демпфирования Модальный с демпфированием	Нет5 Да	Нет5 Да	Нет5 Да	Нет Да	Нет Да
Гармонический Полный Усеченный Супер. Поз Мод
Да	Да	Да	Нет	Да
Да	Да	Да	Нет	Да
Да	Да4	Да	Да	Нет
Переходный Полный Редуцированный Супер. Поз Мод
Да	Да	Нет	Нет	Да
Да	Да	Нет	Нет	Да
Да	Да4	Да	Да	Нет
Спектральный SPRS MPRS2	Да1	Да	Да	Да	Нет
DDAM	Да1	Да	Да	Да	Нет
PSD	Да	Нет	Да	Да	Нет
Устойчивость	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
Подконструкции	Да	Да	Нет	Нет	Да

 

Примечание к таблице 7.1

1. Только b демпфирование

2. Демпфирование используется только для комбинаций мод, а не для расчета коэффициентов мод.

3. Включая матрицу демпфирования суперэлемента.

4. Если преобразуется к модальному демпфированию раскрытием мод

5. Эффективное отношение демпфирования определяется для спектрального анализа.

Альфа и бета демпфирование применяется для определения матрицы демпфирования по Рэлею. Матрица демпфирования определяется с использованием матрицы масс и матрицы жесткости:

                                  

Команды ALPHAD и BETAD используются для определения a и b как десятичных чисел. Значения  a и b, как правило, не известны заранее, но они могут быть определены из коэффициентов модального демпфирования  . -отношение действительного демпфирования к критическому демпфированию отдельной i-той моды. Если  - собственная круговая частота i -той моды, то a и b должны удовлетворять соотношению:

                               

Во многих практических случаях альфа демпфирование (или массовое демпфирование) может игнорироваться (a=0). В этих случаях вы можете определить b из известных значений и  как



                             .

Для определения коэффициентов a и b при заданном отношении демпфирования x обычно принимается, что сумма  a и b членов примерно постоянна в частотном диапазоне.(Рис. 7.2). Таким образом, при данной x и частотном диапазоне от  до  - коэффициенты a и b могут быть определены из системы двух уравнений.

Рис.7.2

Альфа демпфирование может приводить к неверным результатам, если большая масса была искусственно введена в модель. Один общий пример, когда искусственно большая масса вводится в основание модели для возможности ввода спектра ускорений. (Вы можете использовать большие массы для преобразования спектра ускорений в спектр сил). Демпфирующий коэффициент альфа, который умножается на матрицу масс, будет давать искусственно завышенную силу демпфирования в таких системах, что приводит к ошибкам во входном спектре и в определении реакции системы.

Бета демпфирование и демпфирование материала может приводить к искаженным результатам в нелинейном анализе. Эти коэффициенты демпфирования умножаются на матрицу жесткости, которая постоянно изменяется в нелинейных задачах. Результирующее изменение в демпфировании может быть иногда противоположным действительному изменению демпфирования, что может исказить физическую сущность задачи. Например, из опыта известно, что в физических системах, которые  размягчаются при пластической деформации, обычно соответственно повышается демпфирование при развитии пластического течения. В модели ANSYS, имеющей бета демпфирование, будет снижение демпфирования при развитии пластической деформации.

Демпфирование, зависящее от свойств материала, позволяет вам определять бета демпфирование как свойства материала [MP,DAMP]. Следует отметить, что в спектральном анализе вводится демпфирующее отношение, зависящее от свойств материала x, а не  b. Еще отметим, что для элементов, в которых возможны несколько материалов, такие, как SOLID46, SOLID65, SHELL91, SHELL99, b может быть определен для всего элемента, а не для каждого материала в элементе. В этом случае b определяется из свойств материалов элементов с помощью команды MAT.



Постоянное отношение демпфирования – наиболее простой путь определения демпфирования для системы. Он представляет собой отношение действительного демпфирования к критическому значению и вводится как десятичная дробь командой DMPRAT. Это возможно только в спектральном анализе, гармоническом анализе и в методе суперпозиции мод в анализе переходных процессов.

Модальное демпфирование

дает вам возможность вводить различное отношение демпфирования для различных мод колебаний. Это возможно только спектрального анализа и для метода методе суперпозиции мод в анализе переходных процессов.

Демпфирование элементов вводится для элементов с вязким демпфированием, таких как COMBIN7, COMBIN14, COMBIN37, COMBIN40 и т. д.

8. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ.

Спектральный анализ – это решение задачи с использованием результатов модального анализа для расчета перемещений и напряжений в модели. Он в основном используется вместо временного анализа для определения реакции при случайных нагрузок или нагрузках, зависящих от времени, таких как землетрясение или ветровые нагрузки, нагрузки от морских волн, воздействие от реактивного двигателя, и т. д.

Спектр это график спектральной величины в функции от частоты, что определяет интенсивность и спектральный состав динамических нагрузок. Возможны три типа спектрального анализа:

Спектр реакции;

-Единственный спектр реакции (SPRS)

-Множественный спектр реакции (MPRS)

Метод динамического проектирования (DDAM)

Метод спектральной плотности мощности (PSD).

8.1 Виды спектрального анализа.

8.1.1 Спектр реакции.

Спектр реакции представляет реакцию систем с одной степенью свободы, на нагрузку, зависящую от времени. Это график реакции в функции от частоты, где в качестве реакции может быть принято перемещение, скорость, ускорение или сила. Возможны два типа спектрального анализа реакции: единственный спектр реакции и множественный тип реакции.

При анализе

единственного спектра реакции вы выбираете одну спектральную кривую (или семейство кривых) в ряде точек модели, например в опоре.



При анализе множественного спектра реакции вы выбираете различные спектральные кривые в различных точках.

8.1.2 Метод динамического проектирования.

Метод динамического проектирования – это технология, используемая для оценки ударной сопротивляемости судового оборудования. Технология по существу является спектральным анализом реакции, в котором спектр получается из серии эмпирических уравнений и ударных проектных таблиц, полученных в Американской Национальной исследовательской лаборатории. Отчет NRL-1396.

8.1.3 Метод спектральной плотности.

Спектральная плотность мощности – это статистическая величина, для которой в качестве предела определена среднеквадратичная величина случайной переменной. Она используется в анализе случайной вибрации, в котором мгновенное значение реакции может быть определено только по функции вероятностного распределения, показывающей вероятность нахождения случайной величины в некотором интервале.

График спектральной плотности может строиться в функции частоты для перемещения, скорости, ускорения или силы. Математически,  площадь под кривой равна дисперсии (или среднему квадрату).

8.2 Последовательность действий  при решении задачи спектрального анализа.

1. Построение модели

2. Получение модального решения

3. Получение спектрального решения

4. Расширение мод

5. Комбинация мод

6. Просмотр результатов.

Модальное решение должно быть получено перед расчетом спектра, формы мод и частоты используются в спектральном анализе. Производя спектральное решение перед раскрытием мод, вы можете раскрыть только те моды, которые требуются для финального решения.

Построение модели.

В этом шаге вы определяете имя задачи, заголовок задачи, затем используя препроцессор определяете тип элементов, реальные константы, свойства материалов и геометрию модели.



Учитывается только линейное поведение в спектральном анализе. Нелинейные элементы (если они есть) представляются как линейные. Например, если вы включаете контактные элементы, их жесткость рассчитывается на начальном этапе, и не изменяется.

Модуль упругости (или жесткость в некоторой форме) и плотность (или масса) должны быть обязательно заданы. Свойства материала могут быть линейные, изотропные или ортотропные, постоянные или зависящие от температуры, но нелинейные свойства игнорируются.

Получение модального решения.

Собственные частоты и формы мод необходимы для получения спектрального анализа.

Используйте метод подпространства, блочный или редуцированный. Другие методы не подходят для спектрального анализа.

Число полученных мод должно быть достаточным для характеристики реакции системы в интересующем вас частотном диапазоне.

Если вы используете метод интерфейса, выбирайте NO на диалоговом меню раскрытия мод [MODOPT], так что моды не раскроются в это время, но могут быть раскрыты отдельно в соответствующем шаге решения. В этом случае нужно выбирать YES для раскрытия всех мод.

Если вы используете демпфирование, зависящее от свойств материалов, вы должны это выбрать в модальном анализе.

Необходимо закрепить те степени свободы, где вы хотите приложить входной спектр основания.

Получение спектрального решения. 

Файл формы мод (Jobname.MODE) из модального анализа должен быть получен и база данных должна содержать данные этой модели.

1. Войдите в режим решения:

Команда /SOLU или интерфейс Main Menu>Solutions

2. Определите тип анализа и его опции.

Таблица 8.1

Тип анализа и опции

Опции	Команды	Действия в интерфесе
New Analysis	ANTYPE	Main Menu>Solutions>Analys Type>New Analys
Analys Type: Spectrum	ANTYPE	Main Menu>Solutions>Analys Type>New Analys>Spectrum
Тип спектра:SPRS	SPOPT	Main Menu>Solutions>Analys Options
Число мод для решения	SPOPT	Main Menu>Solutions>Analys Options

<


Точность решения существенно зависит от числа используемых мод: чем больше число мод, тем выше точность.

3. Определите опции шагов нагрузки. Возможны следующие опции для однофакторного спектрального анализа.

Опции шагов нагрузки

Таблица 8.2

Опция	Команда	Действия в интерфейсе
Опции спектра
Тип спектра реакции	SVTVP	Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Spectrum>Single-point-Settings
Направление возбуждения	SED	Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Spectrum>Single-point-Settings
Зависимость спектра от частоты (спектральная кривая)	FREQ, SV	Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Spectrum>Single-point-Freq Table/Spectr Values
Демпфирование (динамические опции)
Бета (демпфирование, пропорциональное жесткости	BETAD	Main Menu>Solutions>Load Step Opt>Time/Frequens>Damping
Постоянное отношение демпфирования	DMPRAT	Main Menu>Solutions>Load Step Opt>Time/Frequens>Damping
Модальное демпфирование	MDAMP	Main Menu>Solutions>Load Step Opt>Time/Frequens>Damping

  Опции спектра.

Опции спектра содержат следующее:

Тип спектра [SVTYP].

Тип спектра может быть перемещение, скорость, ускорение, сила или спектральная плотность. Все спектры за исключением силы представляют собой сейсмически спектры и действуют на опорах. Спектр силы прикладывается на не опорных узлах с помощью команд F или FK и по направлению меток FX, FY, FZ. Спектральная плотность [SVTYP,4] внутренне преобразовывается в спектр перемещений и ограничивается шириной полосы частот.

Направление воздействия.

Спектральная кривая [FREQ, SV].

Команды FREQ, SV используются для определения спектральной кривой. Вы можете определить семейство спектральных кривых, каждая кривая для различного отношения демпфирования. Используйте команду STAT для печати текущих значений кривых. Другая команда ROCK позволяет вам определить спектр качаний.

Демпфирование (динамические опции).



Если вы выбрали более, чем одну форму демпфирования, ANSYS будет рассчитывать эффективное отношение демпфирования на каждой частоте. Спектральное значение этого эффективного отношения демпфирования будет затем рассчитываться методом интерполяции на спектральной кривой. Если демпфирование не определено, будет использоваться спектральная кривая с наивысшим демпфированием. 

4. Запустите решение.

Main Menu>Solution>Solve-Current LS

Выход решения включает таблицу действующих факторов. Таблица действующих факторов содержит коэффициенты мод (принятых по наинизшему отношению демпфирования) и распределение масс для каждой моды. Для получения максимальной реакции каждой моды (модальной реакции) нужно умножить форму моды на модальный коэффициент. Вы можете сделать это восстановлением коэффициентов мод командой GET и использованием их в качестве масштабного фактора в команде SET.

5. Повторите шаги 3 и 4 для дополнительных спектров реакции, если это необходимо. Заметим, что решение не записывается в файл с расширением RST в это время.

6. Выйдите из процессора.

8.3 Расширение мод.  

1. Нажмите на кнопку «YES» на диалоговом окне расширения мод (Expansion Pass).

Команда MXPAND.

Интерфейс: Main Menu>Solution>New Analys-Modal Expansion Pass-On > L.S Opt-Expansion Pass>Single Expand-Modal-Expand Modes

Вы должны раскрывать моды, не зависимо от того, какой метод используется: подпространства, блочный или редуцированный.

Селективно раскрыты, могут быть только значительные моды. (См. использование поля SIGNIF в команде MXPAND). Если вы используете интерфейс и хотите выборочно раскрыть моды, Выберите «NO» в диалоговом окне раскрытия мод для опций модального анализа [MODOPT].

Только раскрытые моды используются для операции комбинации мод.

Если вас интересуют напряжения, вы должны здесь запросить расчет напряжений. По умолчанию, напряжения не определяются при раскрытии мод, это означает, что напряжения не определяются для спектрального анализа.



Если вы хотите раскрыть все моды, вы можете включить шаг раскрытия мод в модальном анализе командой MXPAND. Если вы используете интерфейс и хотите раскрыть все моды, выберите «YES» в диалоговом окне для модального анализа. Но если вы хотите раскрыть только значительные моды вы должны рассматривать раскрытие мод как отдельное решение после спектрального анализа. Заметим, что решение модального анализа записывается в результирующий файл Jobname.RST, только если раскрытие мод закончено.

8.4 Комбинирование мод.    

1. Войдите в режим «решение».

Main Menu>Solutions.

2. Определите тип анализа.

Main Menu>Solutions>Analys Type>New Analys

Выберите тип анализа «spectrum»

3. Выберите один из способов метода комбинаций мод для спектрального анализа:

Квадратный корень из суммы квадратов (SRSS);

Полная квадратичная комбинация (CQC);

Двойная сумма (DSUM);

Группирование (GRP);

Суммирование по способу военно-морской исследовательской лаборатории. (NRLSUM).

Для определения метода комбинаций мод используются команды:

SRSS

CQC

DSUM

GRP

NRLSUM

Интерфейс: Main Menu>Solution>New Analys->Spectrum >Analysis Opt-SPRS> Load Step Opt-Spectrum>Spectrum-Single Point-Mode Combin.

Эти команды позволяют считать различные типы реакций:

Перемещение (метка=DISP);

Скорость (метка =VELO);

Ускорение (метка =ACEL)

Примечание: вы должны определить демпфирование, если вы используете метод CQC.

4. Запустите решение.

Main Menu>Solution>Solve-Current LS

Результаты решения записываются в файл Jobname.MCOM Чтение этого файла в постпроцессоре POST1 производится с использованием Jobname.RST из шага раскрытия мод. Файл Jobname.MCOM содержит команды POST1, комбинирующие  максимальные модальные реакции с использованием выбранного способа комбинирования мод для расчета предельных реакций системы.

Если вы выбрали перемещение в качестве типа реакции, то перемещения и напряжения комбинируются для каждой моды;



 Если вы выбрали скорость в качестве типа реакции, то скорость и напряжения комбинируются для каждой моды;

Если вы выбрали ускорение в качестве типа реакции, то ускорения и напряжения комбинируются для каждой моды;

5. Выйдите из процессора.

8.5 Просмотр результатов.

Результаты спектрального анализа записываются в файл Jobname.MCOM в форме команд постпроцессора POST1. Эти команды рассчитывают предельные  реакции системы комбинацией максимальных модальных реакций в некотором виде ( в соответствии с выбранным методом). Предельные реакции состоят из предельных перемещений (или скоростей или ускорений), и если помещены в результирующий файл при шаге раскрытия мод, предельные напряжения, деформации и силы реакции.

Вы можете использовать генеральный постпроцессор POST1 для просмотра результатов.

Примечание: Если вы хотите непосредственно комбинировать действующие напряжения (S1, S2, S3, SEQV, SI) из результирующего файла, введите команду SUMTYPE, PRIN перед чтением файла Jobname.MCOM.

1. Прочтите команды из файла Jobname.MCOM.

Команда /INPUT, например, /INPUT,FILE,MCOM.

Интерфейс: Utility Menu>File>Read Input From

2. Просмотрите результаты.

Опция: просмотр деформированного состояния.

Команда PLDISP.

Интерфейс: Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape.

Опция просмотр результатов в контурном виде.

Команды PLNSOL или PLESOL.

Интерфейс: Main Menu> General Postproc>Plot Results> Contour Plot>Nodal Solu или Element Solu.

Опция  просмотр результатов в векторном виде.

Команда PLVEC

Интерфейс: Main Menu> General Postproc>Plot Results> Vector Plot>Predefined

Опция табулированный листинг.

Команды: PRNSOL (решение в узлах);

PRESOL (решение в элементах);

PRRSOL (Силы реакции).

 Интерфейс:

Main Menu> General Postproc>List Results> Nodal Solution

Main Menu> General Postproc>List Results> Element Solution



Main Menu> General Postproc>List Results> Reaction Solution

  В постпроцессоре POST1 предусмотрено много других функций, таких как масштабирование результатов в различные координатные системы, комбинация случаев нагружения и т. д

8.6 Пример расчета простой системы.

Описание задачи.

Балка с шарнирными опорами, длиной l, массой m, распределенной по длине, подвергается вертикальной вибрации на обеих опорах. Вибрация определена как спектр перемещений. Определить перемещения узлов, усилия реакции и решение для элементов. 

Исходные данные.

Модуль упругости Е=30*106psi

Масса m=0.2 ibsec2/in2

Момент инерции поперечного сечения J=1000/3 in4

Площадь поперечного сечения A=273.9726 in2.

Длина балки l=240 in

Высота сечения h=14 in.

Спектр воздействия
Частота, Гц	Перемещение, in
0.1 800	0.44 0.44

        Установка типа анализа.

1. Utility Menu>File>Change Title

2. Введите текст «Seismic response of beam structure» и нажмите ОК.

Определение типов элементов

1. Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete Откроется диалоговое меню.

2. Нажать на Add. Откроется диалоговое окно библиотеки элементов.

3. В левой части выбрать «Structural Beam»

4. В правой части нажать на « 2D elastic3».

5. Нажать ОК. Диалоговое окно элементов закроется.

6. Нажать на Close окна типов элементов.

Определение реальных констант.

1. Main Menu>Preprocessor>Real Constant. Откроется диалоговая коробка реальных констант.

2. Нажать Add. Откроется диалоговое окно типов элементов для реальных констант.



3. Нажать ОК. Откроется диалоговое окно для элемента BEAM3.

4. Введите 273.9726 как площадь поперечного сечения.

5. Введите (1000/3) для момента инерции.

6. Введите 14 для высоты балки.

7. Нажмите на Close.

Определение свойств материала.

1. Main Menu>Preprocessor>Material Props>Constant-Isotropic. Откроется диалоговое окно свойств материала.

2. Нажать на ОК, выбирая по умолчанию материал номер 1.Откроется диалоговое окно изотропных свойств материала.

3. Ввести 30e6 для модуля упругости.

4. Ввести  73E-05 для плотности нажать ОК.

Определение точек и линии.

1. Main Menu>Preprocessor>Modeling-Create>Keypoints> In Active Cs. Откроется диалоговое окно построения точек.

2. Введите 1 для номера точки.

3. Нажмите Apply выбирая по умолчанию координаты X,Y,Z равными нулю.

4. Введите 2 как номер точки.

5. Введите 240,0,0 для координат X,Y,Z .

6. Нажмите ОК.

7. Utility Menu>PlotCtrl>Numbering . Откроется диалоговая коробка нумерации.

8. Нажать на “keypoint numbering on»

9. Нажать ОК.

10. Main Menu>Preprocessor>Modeling-Create>Line> Straight Line. Откроется пиковое меню

11. Нажать на точку 1, затем на точку 2. Возникнет прямая линия между двумя точками.

12. Нажать ОК.

Установка разбиений.

1. Main Menu>Preprocessor>Meshing –Size Cntrls >Global – Size. Откроется диалоговое окно.



2. Введите 40,  как число делений и нажмите ОК.

3. Main Menu>Preprocessor>Meshing –Mesh >Lines

4. Нажмите ALL.

Установка граничных условий.

1. Main Menu>Solutions>Loads-Apply >Structural-Displacement>On Nodes

2. В графическом окне нажать на узел на левом конце балки.

3. Нажать ОК.

4. Нажать на UY.

5. Нажать ОК.

6. Повторить шаги 1-3 и выбрать узел на правом конце балки.

7. В коробке нажать на UX и теперь и UX и UY будут выделены.

8. Нажать ОК.

Определение типа анализа и опции.

1. Main Menu>Solutions>Analys Type>New Analys

2. Выбрать “Modal» и нажать ОК. Откроется диалоговое окно.

3. Main Menu>Solutions>Analys Options Откроется диалоговое окно модального анализа.

4. Выбрать по умолчанию “Subspace» как метод раскрытия мод.

5. Введите 10 как число мод и нажмите ОК.

6. Нажмите на кнопку раскрытия мод [MXPAND] и выбрать «NO».

7. Нажмите ОК. Откроется диалоговое окно модального анализа.

8. Нажмите ОК.

Решение модального анализа.

1. Main Menu>Solution>Solve-Current LS

2. Просмотрите информацию в окне статуса нажмите Close.

3. Нажмите ОК на Solve Current Step.

4. Когда решение будет получено, возникнет сообщение «Solution is done”

Установка спектрального анализа.

1. Main Menu>Solutions>Analys Type>New Analys

2. Откроется диалоговая коробка с предупрежающей надписью “Изменение типа анализа правильно только внутри первого временного шага” Нажать ОК. Нажать на CLOSE.



3. Нажать на «Spectrum» и нажать ОК.

4. Выбрать по умолчанию единственный спектр реакции (SPRS) и ввести 10 для числа мод в решении.

5. Нажать на диалоговую кнопку, выбирая YES для расчета напряжений. Нажать ОК.

6.  Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Spectrum>Single-point-Settings. Откроется диалоговое окно.

7. Выбрать «Seismic displac”.

8. Введите 0,1,0 для выбора направления воздействия.

Определение величины спектра из таблицы частот.

1. Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Spectrum>Single-Point-Freq Table.

2. Введите 0.1 для FREQ1 и 800 для FREQ2 и нажмите ОК.

3. Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Spectrum>Single-Point-Spectr Values. Откроется диалоговое окно Значение спектра - Отношение демпфирования.

4. Нажмите ОК, выбирая по умолчанию без демпфирования. Откроется диалоговая коробка значения спектра.

5. Введите 0.44 и 0.44 для FREQ1 и FREQ2.

6. Нажмите ОК.

Решение спектрального анализа.

1. Main Menu>Solution>Solve-Current LS

2. Просмотрите информацию в окне статуса нажмите Close.

3. Нажмите ОК на Solve Current Step.

4. Когда решение будет получено, возникнет сообщение «Solution is done”

Установка шага расширения мод.

1. Main Menu>Solutions>Analys Type>New Analys

Откроется диалоговая коробка с предупрежающей надписью “Изменение типа анализа правильно только внутри первого временного шага” Нажать ОК. Нажать на CLOSE.

2. Нажать на «Modal» и нажать ОК.

3. Main Menu>Solutions>Expansion Pass

4. Нажать на диалоговую кнопку в положение ON и нажать ОК.



Раскрытие мод.

1. Main Menu>Solution>Load Step Opts-Expansion Pass>Single Expand-Expan Modes.

2. Введите 10 для числа мод и введите 0.005 для порога важности.

3. Нажмите на кнопку результатов элементов, выбирая YES.

4. Нажмите ОК.

Выполнение раскрытия мод.

1. Main Menu>Solution>Solve-Current LS

2. Просмотрите информацию в окне статуса и нажмите Close.

3. Нажмите ОК.

4. Когда решение будет получено, возникнет сообщение «Solution is done”

Установка комбинирования мод для спектрального анализа.

1. Откроется диалоговая коробка с предупрежающей надписью “Изменение типа анализа правильно только внутри первого временного шага” Нажать ОК. Нажать на CLOSE.

2. Нажать на Spectrum и нажать ОК.

3. Main Menu>Solutions>Analys Options. Откроется диалоговое окно спектрального анализа.

4. Выбрать по умолчанию единственный спектр реакции (SPRS). Нажать ОК.

Выбор метода раскрытия мод.

1. Main Menu>Solutions>Load Step Opt-Spectrum>Single-Mode Combine. Откроется диалоговое окно.

2. Выбрать SRSS как метод комбинирования мод.

3. Ввести 0.15 как порог важности.

4. Выбрать перемещения как тип выходных данных. Нажать ОК.

Комбинирование мод

1. Main Menu>Solution>Solve-Current LS

2. Просмотрите информацию в окне статуса и нажмите Close.

3. Нажмите ОК.

4. Когда решение будет получено, возникнет сообщение «Solution is done”

Постпроцессор: вывод на печать узловых и элементных данных, реакций.

1. Main Menu> General Postproc>List Results> Results Summary. Откроется окно листинга.



2. Просмотрите информацию и нажмите Close.

3. Utility Menu>File>Read Input From. Откроется диалоговое меню чтения файлов.

4. В левой части диалогового окна выбрать директорию, содержащую ваши результаты.

5. В правой части окна выбрать файл Jobname.mcom.

6. Нажать ОК.

7. Main Menu> General Postproc>List Results> Nodal Solution.

8. В левой части диалогового окна выбрать по умолчанию DOF solution, а в правой части «All DOFs DOF»

9. Откроется окно листинга. После просмотра нажать Close.

10. Main Menu> General Postproc>List Results> Element Solution. Откроется диалоговое окно решения элементов.

11. В левой части диалогового окна выбрать «Line Elem Result» и выбрать «Structural ELEM» в правой части. Нажать ОК.

12. Откроется листинг. После просмотра нажать Close.

13. Main Menu> General Postproc>List Results> Reaction Solution.

14. В левой части меню выбрать «All struc fors F» и нажать ОК.

15. Откроется листинг. После просмотра нажать Close.

8.7 Как выполнить анализ случайных колебаний.

Процедура анализа случайных колебаний состоит из шести основных шагов:

1. Построение модели;

2. Получение модального решения;

3. Раскрытия мод;

4. Получение спектрального решения;

5. Комбинирование мод;

6. Просмотр результатов.



Первые два шага – те же самые, что для спектрального анализа. Анализ случайных колебаний не предусмотрен для программы ANSYS/Linear Plus.

При использовании интерфейса, в диалоговом окне модального анализа [MODOPT] содержатся опции для раскрытия мод [MXPAND]. Нажмите «YES» для раскрытия мод. Здесь процедура получения модального анализа и раскрытия мод объединена в один шаг.

8.7.1 Раскрытие мод.

Вы должны раскрыть моды, полученные методом подпространства, блочным методом и редуцированным методом. При этом необходимо учесть некоторые особенности:

Только раскрытые моды учитываются в шаге комбинирования мод;

Если вас интересует вычисление напряжений, возникающих от действия спектра, их нужно «заказать» здесь.

Раскрытие мод может быть отдельным шагом решения, или может быть включено в модальный анализ.

В конце шага раскрытия мод выйдите из режима «решение» командой FINISH.

8.7.2.Получение спектрального решения

Для получения спектрального решения база данных должна содержать данные модели и следующие файлы из модального анализа: Jobname.MODE,.ESAV,.EMAT,.FULL,.RST и DB.

1. Войдите в решение.

Main Menu>Solutions.

2. Определите тип анализа и опции.

Для типа спектра [SPOPT] выберите спектральную плотность мощности (PSD);

Выберите расчет напряжений (ON), если это вас интересует.

3. выберите опции шагов нагрузки. Возможны следующие опции:

Spectrum Data

Тип спектральной плотности.

Спектральная плотность может быть задана в виде перемещения, скорости, силы, давления, ускорения. Это будет или возбуждение основания, или возбуждения узлов в шагах 4и 5. Если применяется спектральная плотность в виде давления, то давление должно быть определено в модальном анализе.

Команда: PSDUNIT.

Main Menu>Solution>Spectrum>-PSD-Setting.

Таблица спектральной плотности в функции частоты.

Команды: PSDFRQ, PSDVAL.

Интерфейс: Main Menu>Solution>Spectrum>-PSD-PSD vs Freq.

В шаге 6 описано, как применить дополнительное возбуждение от спектральной плотности.



Демпфирование (динамические опции).

Возможны следующие формы демпфирования ALPHAD, BETAD, MDAMP.

Альфа, демпфирование, пропорциональное матрице масс.

Команда ALPHAD.

Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Damping.

Бета демпфирование, пропорциональное матрице жесткости.

Команда BETAD.

Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Damping.

Постоянное отношение демпфирования.

Команда DMPRAT.

Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Damping.

Частотно-зависимое отношение демпфирования.

Команда MDAMP.

Main Menu > Solution> Load Step Opts-Time/Frequenc>Damping.

4. Приложите возбуждение от спектральной плотности мощности к выбранным узлам. Используйте значение 1.0 для обозначения точек, где прикладывается возбуждение. Значение 0.0 может использоваться для удаления спецификации. Направление возбуждения выбирается с помощью меток UX, UY, UZ команды D (при возбуждении основания) и меток FX, FY, FZ команды F при возбуждении узлов. При возбуждении узлов значение, больше, чем 1.0 может быть использовано для масштабного фактора участия. Для спектральной плотности в виде давления необходимо перенести вектор нагрузки из модального анализа [LVSCALE]. Вы можете приложить возбуждение основания только в тех узлах, что были закреплены в модальном анализе.

Команды D или DK, DL, DA для возбуждения основания.

F или FK для возбуждения узлов. LVSCALE для давления.

Интерфейс: Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Spectrum>-BasePSD Excit-On Nodes.

5. Рассчитайте фактор участия для возбуждения спектральной плотностью. Используйте поле TBLNO (номер таблицы) какая именно таблица спектральной плотности будет применяться и поле Ecxit для для обозначения, будет ли возбуждаться основание или узел.

Команда PFACT.

Интерфейс: Main Menu>Solution>-Load Step Opts - Spectrum>-PSD- Calculate PF

6. Если вам необходимо приложить несколько воздействий в виде спектральных плотностей к одной и той же модели, повторите шаги 3, 4, 5 для каждой дополнительной спектральной плотности. Затем определите, если это необходимо степень корреляции между возбуждениями, используя следующие команды:



COVAL для взаимной спектральной плотности;

QDVAL для квадратичных спектральных значений;

PSDSPL для пространственных соотношений;

PSDWAV для соотношений при распространении волны.

Интерфейс: Main Menu>Solution>-Load Step Opts - Spectrum>-PSD- Correlation

Когда вы используете команды PSDSPL или PSDWAV вы должны соответственно использовать SPATIAL или WAVE в команде PFACT.

7. Выбор управления выходными параметрами.

Только команда PSDRES обеспечивает правильный контроль выходных данных и запись результирующего файла. Может быть выполнено три вида расчета: перемещение, скорость, ускорение. Каждое из них может быть определено относительно основания или абсолютно.

Команда PSDRES.

Интерфейс: Main Menu>Solution>-Load Step Opts - Spectrum>-PSD- Calc Controls.

В таблице 8.3 приведены возможные настройки решения.

Таблица 8.3

Решение	Параметры	Форма
Перемещения (метка DISP в команде PSDRES)	Перемещения, напряжения, деформации, силы	Относительное, абсолютное, или оба
Скорость (метка VELO в команде PSDRES)	Скорость, скорость напряжения, и т. д.	Относительное, абсолютное, или оба
Ускорение (метка ACEL в команде PSDRES)	Ускорение, ускорение напряжения и т. д.	Относительное, абсолютное, или оба

8. Запустите решение.

Main Menu>Solution>Solve-Current LS.

9. Выйдите из режима решения.

8.7.3 Комбинирование мод.

1. Войдите в решение.

Main Menu>Solutions.

2. Определите тип анализа.

Опция NEW Analysis [ANTYPE]

Выберите тип анализа - spectrum.

3. Только PSD mode combination метод является допустимым для анализа случайных колебаний. Этот метод позволяет рассчитывать перемещения в форме одной сигмы, напряжения и т. д. в модели. Если вы не введете команду PSDCOM, программа не будет считать параметры в виде одной сигмы.

Команда PSDCOM



Интерфейс: Main Menu>Solution>-Load Step Opts - Spectrum>-PSD- Mode Combin.

Поля SIGNIF и COMODE часто используются для снижения числа мод. Если вы хотите испробовать эту опцию необходимо распечатать модальную ковариационную матрицу для начального получения относительной комбинации мод.

4. Запустите решение.

 Main Menu>Solution>Solve-Current LS.

5.Выйдите из режима решения.

8.7.4 Просмотр результатов.

Результаты анализа случайных колебаний записываются в результирующий файл Jobname.RST. Они состоят из следующих данных:

1. Раскрытые формы мод из модального анализа.

2. Статическое решение при возбуждении основания. [PFACT,,BASE].

3. Следующие данные, если на этапе комбинации мод введена команда [PSDCOM] и сделаны установки команды [PSDRES].

1s перемещение (напряжения, деформации, силы);

1s скорость и т. д.

1s ускорение и т. д.

Вы можете просмотреть эти результаты в постпроцессоре POST1, затем  рассчитать выходную спектральную плотность в постпроцессоре POST 26.

Для просмотра результатов в POST1 вы сначала должны понять, как эти данные организованы в результирующем файле. Организация файла приведена в таблице 8.4.

Таблица 8.4

Шаг нагрузки	Подшаг	Комментарии
1	1 2 3	Раскрытая мода 1 Раскрытая мода 2 Раскрытая мода 3
2 Возбуждение основания	1 2 3	Единичное статическое решение для таблицы СПМ 1 Единичное статическое решение для таблицы СПМ 2
3	1	1 сигма перемещение
4	1	1 сигма скорость
5	1	1 сигма ускорение

Примечание: В шаге 2 можно выбрать возбуждение узлов.

1. Прочитайте набор результатов в базу данных. Например, для чтения 1s перемещения введите команду SET,3,1.

Интерфейс: Main Menu>General Postproc>-Read Results-First Set

2. Можно использовать те же опции, что для спектрального анализа.

Примечание: Осреднение напряжений в узлах с помощью команды PLNSOL может не соответствовать при анализе случайных колебаний, потому что напряжения здесь понимаются в статистическом смысле.



8.7.5 Расчет выходной спектральной плотности в POST26.

Вы можете рассчитать и нарисовать выходную спектральную плотность перемещения, скорости или ускорения, если получены файлы Jobname.RST и Jobname.PSD.

1. Войдите в постпроцессор POST26.

Команда /POST26

Интерфейс: Main Menu>TimeHist PostPro

2. Подготовьте вектор частот. NPTS –число точек на частотной оси, добавляемых по обе стороны от собственной частоты для получения плавной кривой. (По умолчанию –5). Вектор частот принимается как переменная номер 1.

Команда STORE, PSD,NPTS

Интерфейс: Main Menu>TimeHist PostPro>Store Data.

3. Определите переменные (перемещения, напряжения и т. д. ).

Команды NSOL, ESOL.

Интерфейс: Main Menu>TimeHist PostPro>Define Variables.

4. Расчет выходной спектральной плотности и сохранение его в выбранных переменных.

Команда RPSD.

Интерфейс: Main Menu>TimeHist PostPro>Calc Resp PSD.





8.7.6 Вычисление ковариационных функций в POST26

Вы можете вычислить ковариацию между двумя переменными, записанными в результирующий файл (перемещениями, скоростями, ускорениями), если имеются файлы Jobname.RST и Jobname.PSD.

1.  Войдите в постпроцессор POST26.

Команда /POST26

Интерфейс: Main Menu>TimeHist PostPro

2. Определите переменные, в которых содержатся интересные для вас данные.

Main Menu>TimeHist PostPro>Define Variables.

3. Рассчитайте вклад каждой компоненты (относительно абсолютной реакции) и сохраните их в выбранной переменной. Команда PLVAR может быть использована для рисования модальных вкладов (относительно реакции), псевдостатической и смешанной части в ковариационной функции.

Команда CVAR.

Main Menu>TimeHist PostPro>Calc Covarince.

4. Получение ковариаций.

Команда *GET,NameVAR1,n,EXTREM,CVAR.



Интерфейс: Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data



8.8 Как выполнить анализ множественного спектра реакции.

Процедура для определения множественного спектра реакции та же самая, что для случайной вибрации со следующими отличиями:

Выберите MPRS вместо PSD как тип спектра в команде [SPOPT];

Таблица спектральной плотности в функции частоты представлена как таблица спектральных значений в функции частоты;

Вы можете выбрать некоторую степень корреляции между спектрами, или считать их некоррелированными;

Определяются только относительные результаты (относительно возбуждения основания), абсолютные значения не определяются.

Поддерживаются все методы комбинирования мод, за исключением PSDCOM.

Результаты анализа множественного спектрального анализа записываются в файл Jobname.MCOM в форме команд постпроцессора POST1. Предусмотрены команды расчета предельных реакций системы комбинацией максимальных модальных реакций. Предельные реакции состоят из предельных перемещений, предельных напряжений, предельных деформаций и сил реакции.





Часть 2. Основы теории.

9. МОДАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ



          Модальный анализ используется для определения собственных частот и форм колебаний конструкции. Предполагается, что совершаются свободные незатухающие колебания:

                                 (9.1)

Отметим, что матрица жесткости конструкции [K] может включать в себя эффект предварительного нагружения.

          Для линейной системы свободные колебания будут гармоническими:

                                                (9.2)

где       - собственный вектор представляющий i-ую форму колебаний;

 - i-ая собственная круговая частота (радиан за единицу времени);

t - время.

          Таким образом, матричное уравнение (9.1) принимает следующий вид:

                         (9.3)

Это уравнение имеет решение, кроме тривиального  только тогда, когда определитель данной системы равен нулю, то есть:



                                              (9.4)

Последнее уравнение и есть задача о собственных значениях. Решением уравнения (4), если  n - порядок матрицы, является характеристический полином n-го порядка, который имеет n корней: , …, где n

- число степеней свободы. Эти корни являются собственными значениями уравнения. Собственные вектора , получают путем подстановки полученных корней  в уравнение (3). Собственное значение  определяет собственную частоту системы , а собственный вектор  - соответствующую форму колебаний (перемещение системы).

          Значения собственных круговых частот  и собственных частот (f) связаны следующим соотношением:

                                                        (9.5)

где      - i-ая собственная частота (циклов в единицу времени).

Обычно собственный вектор  называются нормированными, если выполняется следующее равенство (отражающее свойство ортогональности форм собственных колебаний):

                                        (9.6)

то есть



В другом случае собственный вектор  нормируется из условия, чтобы наибольшие его составляющие равнялись единице. Условие ортогональности форм колебаний можно объяснить как равенство нулю сил инерции i-ой формы колебаний на перемещениях k-ой формы колебаний.

При использовании метода частотной конденсации (редукции степеней свободы) n

собственных векторов затем могут быть развернуты на этапе “расширения” до полного набора модальных степеней свободы конструкции:

                                     (9.7)

где    - вектор исключаемых (вспомогательных) степеней свободы i-ой моды (вспомогательными степенями свободы называются те степени свободы, которые будут конденсироваться с целью снижения размерности системы);

 - подматрицы жесткости по вспомогательным степеням свободы и связи вспомогательных степеней свободы с удерживаемыми соответственно;

  - вектор удерживаемых (основных) степеней свободы i-ой моды.



10. МЕТОД СУПЕРПОЗИЦИИ МОД



          Метод суперпозиции мод использует данные о собственных частотах и формах колебаний, полученные путем проведения модального анализа, для оценки динамического отклика конструкции от нестационарных или стационарных гармонических возмущений.

          Уравнения движения могут быть выражены в следующей форме:

           (10.1)

где      [M] - матрица масс системы;

[C] - матрица демпфирования системы;

[K] - матрица жесткости системы;

{u''} - вектор узловых ускорений;

{u'} - вектор узловых скоростей;

{u} - вектор узловых перемещений;

{F} - вектор прикладываемых сил, переменных во времени, который можно расписать как:

{F} = {Fnd} + s{Fs}                         (10.2)

где     {Fnd} - вектор переменных во времени узловых силы;

s - масштабный коэффициент вектора нагрузок;

{Fs} - вектор нагрузок, полученный путем модального анализа (см. далее).

Вектор нагрузки {Fs} вычислен при выполнении анализа форм колебаний. Он образуется точно так же как и вектор нагрузки подконструкции .

Следующая разработка подобна данной в книге Бате [2].

Определим набор модальных координат yi из условия, чтобы

                                 (10.3)

где      - форма колебаний i-ой моды;

n - число используемых мод (вводится с помощью команд TRNOPT или HROPT).

Заметьте, что уравнение (10.3) препятствует использованию отличного от нуля входного перемещения, после определения yi не напрямую, а через {u}. Обратная зависимость существует (уравнение (10.3)) для случая, где все смещения известны, но не, когда только некоторые известны. Подставив уравнение (10.3) в (10.1) получим:

              (10.4)

Умножая слева на типичную форму колебаний

(10.5)

Из условия ортогональности собственных форм колебаний следует, что

            (10.6) и (10.7)

В методе суперпозиции мод, разрешено только релеевское или постоянное демпфирование вследствие того, что



                       (10.8)

Применяя эти условия к уравнению (10.5) останутся только члены при

   (10.9)

Коэффициенты ,  и  определяются как следующие:

          А. Коэффициент :

                   При условии нормирования (17.3-6) -

                       (10.10)

          В. Коэффициент :

                   Член демпфирования основан на обработке модальных координат, как отдельных систем с одной степенью свободы (то есть независимых уравнений 15.11-1) для которой

                  (10.11)

и

          (10.12)

Рисунок 10.1 - Осциллятор с одной степенью свободы

Из уравнения (10.12) можно определить :

                                (10.13)

Из Тси (68)

                       (10.14)

где       - доля критического демпфирования для j-ой моды

и



где        - собственная круговая частота для j-ой моды

Объединение уравнения (10.13) с уравнениями (10.15) и (10.11)

                     (10.16)

          С. Коэффициент yj

                   Из уравнения (10.3), то есть из

                                    (10.17)

Перемножим слева на

                      (10.18)

Подставим уравнение (10.10) для масс -

                               (10.19)

Введем условное обозначение, пусть

                                      (10.20)

представляет правую часть уравнения (10.9). Подставим уравнения (10.10), (10.16), (10.19) и (10.20) в уравнение (10.9), и получим уравнение движения для модальных координат:

                                     (10.21)

Поскольку j представляет любую моду, уравнение (10.21) представляет n независимых друг от друга уравнений для n неизвестных yj. Преимущество разъединенной системы состоит в том, что вся в вычислительном отношении дорогая матричная алгебра была сделана в собственном решающем устройстве, и длинные переходные режимы могут быть проанализированы недорого в главных координатах с помощью уравнения (10.21). В гармоническом анализе, частоты могут быть отсканированы быстрее, чем методом редуцированного гармонического отклика. Значения yi



преобразуется назад в геометрические перемещения {u} (отклик системы на нагрузку), используя уравнение (10.3). То есть отдельные модальные отклики yi

накладываются друг на друга, чтобы получить фактический отклик, отсюда название "суперпозиция мод". Если анализ форм колебаний был выполнен, используя метод конденсации (MODOPT, REDUC), то матрицы и векторы нагрузки в вышеупомянутых уравнениях будут содержать главные (удерживаемые) степени свободы (то есть {u}).

10.1 Модальное демпфирование

Модальное демпфирование,  - объединение нескольких входов демпфирования ANSYS.

                             (10.22)

где       a - множитель инерционного демпфирования (вводится командой ALPHAD)

b - множитель конструкционного демпфирования (вводится командой BETAD)

x - коэффициент постоянного демпфирования (вводится командой DMPRAT)

xmj - коэффициент модального демпфирования (вводится командой MDAMP)

Из-за предположения в уравнении (10.8), явное демпфирование в таких элементах как COMBIN14 не позволяется процедурой суперпозиции форм колебаний.

11. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

          Поддерживаются два типа спектрального анализа: детерминированный метод спектрального отклика и недетерминированный метод случайных колебаний. Допускается возбуждение в опорах (например, сейсмическое воздействие) и возбуждение в точках, удаленных от опор. Существуют четыре вида спектрального анализа:

однофакторный спектральный анализ;

многофакторный спектральный анализ;

расчетно-экспериментальный метод динамического анализа;

метод спектральной плотности мощности.

Однофакторный спектральный анализ предполагает использование одной и той же спектральной кривой (например, зависимости изменения силы от времени) для всех возбуждаемых точек.

Многофакторный спектральный анализ предполагает задание в точках возбуждения различных спектральных кривых.

Расчетно-экспериментальный метод динамического анализа используется для оценки прочности корабельного оборудования. Метод состоит в получении отклика системы на спектр, который получен на основе эмпирических уравнений и таблиц расчета на удар, представленных в отчете NRL-1369 Лаборатории научных исследований военно-морских сил США.



Метод спектральной плотности мощности

представляет собой вероятностный подход к нахождению спектрального отклика и известен как анализ случайных колебаний.

11.1 Допущения и ограничения

1. Конструкция является линейной.

2. Для однофакторного спектрального анализа и расчетно-экспериментального метода динамического анализа возмущение на конструкцию задается спектром с известным направлением и частотными составляющими, воздействующими равномерно на все опорные точки или на заданные удерживаемые (главные) не опорные степени свободы (при использовании метода частотной конденсации).

3. Для многофакторного спектрального и спектральной плотности мощности видов анализа, конструкция может возмущаться различными входными спектрами с приложением их к различным опорным точкам и не опорным (свободным от связей) узлам. Можно задавать до десяти различных входных спектров.

11.2 Описание анализа



Спектральный анализ возможен при выборе типа анализа (ANTYPE, SPECTR) и если предварительно был выполнен модальный анализ. Если нужно объединение мод, то требуемые моды могут быть получены путем "расширения" (восстановления), как описано в разделе 17.3 (при применении метода частотной конденсации).

Поддерживаются четыре опции - однофакторный спектральный анализ (SPOPT, SPRS), расчетно-экспериментальный метод динамического анализа (SPOPT, DDAM), метод спектральной плотности мощности (SPOPT, PSD) и многофакторный спектральный анализ (SPOPT, MPRS). Каждая опция подробно описывается далее.

11.3 Однофакторный спектральный анализ (SPOPT, SPRS)

Поддерживаются два вида возмущений: заданное на опоры (кинематическое возмущение, например, сейсмическое) и в зонах удаленных от опор (силовое возмущение). Все требуемые данные смотри в таблице 11.1

Фазовый угол не может

Фазовый угол не может быть введен непосредственно. Для этого необходимо определить действительную и мнимую компоненту, используя значение VALUE1 и VALUE2 в соответствующей команде задания нагрузки. На рис. 2.1 показано, как определять действительную и мнимую компоненты.
Частотный диапазон представляет собой диапазон частот гармонической нагрузки. Он определяется позже, в опции шагов нагрузки с помощью команды HARFRQ.
Замечание 1.
Гармонический анализ не может рассчитывать реакцию от одновременного действия нескольких сил, имеющих различные частоты, например от двух машин с различными угловыми скоростями, действующими одновременно. Хотя, можно использовать POST1 для учета совместного действия этих сил.
В таблице 2.2  приведены нагрузки, применимые для статического анализа. Исключение составляют инерционные нагрузки, которые вы можете приложить к твердотельной модели (точки, линии, поверхности), или к конечно-элементной модели (узлы и элементы).

Предварительный просмотр разбиения по умолчанию

Если результирующее разбиение выглядит слишком грубо, может быть изменен размер элемента:
DESIZE, 5,, 30,15                               Изменяем размер элемента по умолчанию
LESIZE, ALL,,,,,1                               Устанавливаем деление линий                                  

Уход от острых углов

Быстрое изменение размера элемента: Будет плохое качество элементов, если вы определяете слишком быстрый переход в размерах элементов.


Рис.7.2 Уход от быстрых переходов в размерах элементов
Чрезмерное искривление элемента:
При использовании срединных узлов для моделирования изогнутой границы элемента конструкции, вы должны обычно удостовериться, что делаете сетку достаточно плотной, так что никакой отдельный элемент не охватывает больше чем 15 ° дуги в длину элемента. Если вам не нужен точный расчет напряжения в  близи изогнутой границы, вы можете создать элементы с прямыми границами [MSHMID, 1] с грубой сеткой по изогнутым кромкам и граням. В случаях, когда создается элемент с криволинейными границами, тетраэдрическое разбиение автоматически изменяет его на элемент с прямыми границами, и при этом  выдается предупреждение.

Рис. 7.3 Использование команды MSHMID,1. Для создания элементов с прямыми границами
8. Адаптивное разбиение
8.1 Что такое адаптивное разбиение?
ANSYS обеспечивает технологию приближенной автоматической оценки дискретизации при разбиении для некоторых типов задач. Использование этой меры ошибки дискретизации позволяет определить, является ли разбиение достаточным. Если это не так, программа автоматически очищает, затем повторяет разбиение так, чтобы измеренная ошибка уменьшилась. Этот процесс автоматической оценки ошибки дискретизации  и очищения сетки, называемый адаптивным разбиением, продолжается многократно до тех пор, пока измеренное снижение ошибки не будет ниже некоторого определенного пользователем значения (или пока число итераций, определенное пользователем не будет достигнуто).
8.2 Предпосылки для адаптивного разбиения
ANSYS включает предварительно написанный макрос, ADAPT.MAC
для выполнения адаптивного разбиения. Ваша модель должна удовлетворить некоторым предварительным условиям прежде, чем Вы сможете успешно активизировать макрос адаптивного разбиения. (В некоторых случаях модели,  не соответствующие этим критериям могут быть разбиты с адаптивным разбиением, с  использованием модифицированной процедуры, как приведено ниже.) Эти требования включают следующее:
стандартная процедура ADAPT

применяется только для решения линейных статических и линейных стационарных тепловых задач.

 Ваша модель должна содержать только один тип материала, поскольку вычисления ошибки основаны на средних напряжениях в узлах, и недопустимы в точках контакта элементов, содержащих различные материалы. Также, на ошибки в энергии на элементах влияет их модуль упругости. Поэтому, даже если имеется прерывистость напряжения в двух присоединенных элементах, ошибка их энергии будет различна, если они имеют различные свойства материалов. Вы должны также избегать резких изменений в толщине оболочки, а также неоднородностей, приводящих к искажениям  средних напряжений.

Ваша модель должна использовать типы элемента, которые поддерживают вычисления ошибки, (см. таблицу 8.1 - список типов элементов.)

Вы должны строить вашу модель, используя разбиваемые твердотельные объекты: то есть характеристические объекты, которые приводят к ошибкам при разбиении, не должны быть включены в вашу модель.

Таблица 8.1

SFGRAD

Давление
КЭМ
Узлы
SF
SFDELE
SFLIST
SFSCALE
SFGRAD
SFCUM
Давление
КЭМ
Элементы
SFE
SFEDELE
SFELIST
SFSCALE
SFGRAD
SFBEAM
SFFUN
SFCUM
Температура, обтекание
Твердотельная
Точки
BFK
BFKDELE
BFKLIST
BFTRAN
-
Температура, обтекание
Твердотельная
Линии
BFL
BFLDELE
BFLLIST
BFTRAN
-
Температура, обтекание
Твердотельная
Поверхности
BFA
BFADELE
BFALIST
BFTRAN
-
Температура, обтекание
Твердотельная
Объемы
BFV
BFVDELE
BFVLIST
BFTRAN
-
Температура, обтекание
КЭМ
Узлы
BF
BFDELE
BFLIST
BFSCALE
BFCUM
Температура, обтекание
КЭМ
Элементы
BFE
BFEDELE
BFELIST
BFSCALE
BFCUM
Инерционные
-
-
ASEL
OMEGA
DOMEGA
CGLOG
CGOMGA
DCGOM
-
-
-
-
      

Приложение нагрузок с использованием интерфейса
Все операции с нагрузками, за исключением печати выбираются с использованием каскада меню. В меню «решение» вы выбираете «операции» (Apply, Delete и т. д,) и затем объект, к которому вы прикладываете нагрузку (точка, линия, и т. д.).
Например, приложить нагрузки от перемещения к линии можно следующим образом: Main Menu > Solution> Load-Apply>Structural-Displasement> On Lines
Печать нагрузок
Для распечатки существующих нагрузок используйте:
Utility Menu>List>Loads>Load type
4. Выбор опций шагов нагружения.
Опции для гармонического анализа приведены в таблице 2.4.

Сливание линий

Когда необходимо слить короткие линии, чтобы сформировать длинные, нужно соблюдать следующие правила.
Две линии могут быть, слиты вместе если:
Если они смежные;
Нет других линий, контактирующих с ними в общих точках.
При работе команды выборочной печати, программа автоматически определяет линии, которые могут быть слиты вместе (когда одна линия связана с концом другой), формирует возможный набор слияния, и затем сливает линии. Однако, для сохранения регулярности модели, рекомендуется, чтобы вы сливали две линии одновременно. Для сливания двух линий используется команда LNMERGE, или через интерфейс:
MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-MERGE>LINES
 На рисунке 11.6 приведена модель (a) с линиями, которые могут быть слиты, для формирования намного более простой модели (b). Для модели с такими правильными формами и ограниченными областями, вы можете сливать все линии, используя команду LNMERGE, ALL . Однако, вы должны обычно сливать по две линии.


Рис. 11.6 Результат слияния линий
Слияние смежных поверхностей
 Удаление чрезмерно малых поверхностей вашей модели. Один метод состоит в том, чтобы слить поверхность с  соседней поверхностью. При слиянии поверхностей программа не изменяет общую форму поверхностей, это приводит к задачам параметризации. Как правило, вы должны слить области таким способом, что они принимают правильную форму (одна поверхность - "хорошее" продолжение  другой). Рис. 11.7 показывает упрощенный пример построения четырехугольника.


Рис.11. 7. При слиянии поверхностей важен порядок. Обратите внимание на порядок, в котором эти области слиты, чтобы получить поверхности с правильными формами в  процессе слияния. Поддержание правильной формы может помочь избегать проблем при разбиении.
Примечание -
слияние  не работает для поверхностей, содержащих  внутренние контуры (или множество связанных поверхностей).


Рис. 11.8
В данном примере, поверхности слиты в порядке, который не получает правильные формы. Это может создавать проблемы позже, в процессе разбиения.

Хотя вы можете сливать более чем две поверхности в одном действии, вы должны слить только пару поверхностей в каждом действии. Это позволяет вам получить правильные формы, и избежать проблем в процессе разбиения. Поверхность параметризации зависит от последовательности, в которой слиты поверхности. Сливание двух различных последовательностей одного и того же набора поверхностей может приводить к различной поверхности параметризации, приводящей к различной сетке при разбиении.  Если действие слияния будет приводить к неправильной параметризации, команда будет выдавать ошибку.

Замечание: Нарушение в слиянии поверхностей или ошибки при  разбиении  происходят в результате слабой поверхности параметризации. При этом иногда можно удалить поверхность и вновь построить ее, используя команду ARFILL.

Сшивание смежных поверхностей может быть выполнено с помощью команды ARMERGE или можно воспользоваться интерфейсом:

MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-MERGE>AREAS

Разрушение линий

Вы можете разрушать выбранные линии до любой из ее точек (точка должна находиться на выбранной линии). Это  мощная команда для удаления посторонних линий, однако это может изменять  геометрию модели и должна использоваться с крайней осторожностью. В частности разрушение линий и поверхностей не проверяется при  пересечениях объектов и любого разрушения в этом случае  нужно избегать.

Для разрушения линии до точки используется команда LNCOLLAPSE или интерфейс:

MAIN MENU>PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-COLLAPSE>LINES

Пример на рисунке 11.9 показывает результат команды LNCOLLAPSE  для удаления малой линии и  для преобразования окружающих поверхностей в большее количество правильных форм. Рисунки показывают только части окружающих поверхностей.



Рис. 11.9 Использование команды LNCOLLAPSE

Разрушение поверхностей

Разрушая поверхности, вы можете изменять геометрию вашей модели  и удалять особенности, которые причиняют проблемы при разбиении. Например, вы можете разрушать ряд поверхностей, чтобы удалить особенности (типа углубления, кривой, или переходной кривой). Разрушение поверхности отличается от сшивания поверхностей, в которых ANSYS рисует минимальные линии, чтобы расширить соседнюю поверхность, для заполнения "места", оставленное поверхностью, которую вы разрушили. Таким образом, в дополнение к изменениям параметров, разрушение также изменяет форму модели, для полного удаления нежелательных особенностей. Как это работает, показано на рисунке 11.10, который удаляет ряд поверхностей, содержащих вырезы. Обратите внимание, что вы могли далее упростить модель, сливая две остающихся поверхности на лицевой поверхности (показанный на рисунке 11.10 [d]).





Рис. 11. 10 Сегмент модели, показывающий последовательность действий разрушения поверхностей

При разрушении поверхности, вы должны сначала выбрать поверхность и затем линию, до которой поверхность разрушится. Как правило, нужно будет пробовать разрушать поверхность до более длинной  линии, и избегать разрушать поверхности со слишком многими линиями. Иногда выгодно разрушить линии перед разрушением поверхности. Также, разрушение поверхностей не работает для областей с внутренними контурами (множественно-связанные области).

Разрушение поверхностей выполняется с помощью команды ARCOLAPSE или через интерфейс:

MAIN MENU>PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-COLLAPSE>AREAS

Разделение линии

Вы можете добавлять дополнительные точки к любой линии, расчленяя ее на две линии, которые совместно используют новую точку в качестве конечной точки. Для того, чтобы использовать эту функцию, вы должны сначала выбрать линию и затем определять  местоположение, новой точки. Новой точке  присваивают следующий доступный номер.

Обычное применение этого инструмента определяет пару новых точек, которые могут использоваться, чтобы разделить поверхность.

Для разделения линии используется команда LNSPUT или через интерфейс:

MAIN MENU>PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-SPLITLINES



Разделение поверхностей

Вы можете разделять поверхности, выбирая пару точек, которые создают линию деления внутри поверхности. Линия - самая короткая дорожка между двумя существующим точками, находящимися внутри  этой поверхности. Если точки не существует в соответствующих местах на линиях раздела поверхности, вы можете создавать их  командой LNSPLIT.

Предостережение: команда позволяет вам создавать линию разделения  внешней стороны поверхности, и вы должны избегать создавать такие линии.

Вы должны применять разделение поверхности в следующих случаях:

·для удаления длинных и узких поверхностей.   Вы должны будете выполнить дополнительные шаги (эти шаги выделены в  раздел  «все вместе» в конце этой главы);



Упростить многостороннюю поверхность до правильной четырехсторонней поверхности.

Для разделения поверхностей применяется команда ARSPLIT, или через интерфейс: MAIN MENU>PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-SPLIT AREAS

Удаление поверхностей, образованных замкнутыми линиями.

Вы можете упростить двумерную модель, устраняя поверхности типа отверстий. Вы должны выбрать линии определяющие поверхность с замкнутым контуром. Для удаления таких поверхностей применяется команда ALPFILL или через интерфейс: MAIN MENU>PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-FILL LOOPS

Удаление впадин и бобышек

Малые впадины, сквозные отверстия и бобышки в твердотельной модели могут стать источником проблем при разбиении. Вы можете отделять их от вашей модели, включая все присоединенные поверхности, одной операцией. Вы должны выбрать все поверхности, связанные с особенностью прежде, чем это может быть отделено, и порядок, в котором эти поверхности отобраны, может быть важен. Если бобышка или впадина - изолированный объект, то порядок выбора поверхностей не имеет значения. Однако, если бобышка или впадина присоединены к поверхности, то эта поверхность должна быть последней, в списке отобранных поверхностей. Если присоединенная поверхность - не последняя  в выбранном списке,  команда, может деформировать геометрию модели.

Примечание: ANSYS будет игнорировать эту команду, если ее результат приводит к чрезмерному искажению или недопустимому представлению модели.

Для удаления впадины или сквозного отверстия используется команда VCVRLL или через интерфейс: MAIN MENU>PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-FILL CAVITY.

Для удаления бобышки применяется команда VCVFILL или через интерфейс: MAIN MENU>PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >TOOLKIT-REMOVE BOSS

Рис. 11.11 Два сквозных отверстия, удаленные командой VCVFILL

Рис. 11.12 Бобышка, удаленная  командой VCVFILL

Комплексное использование команд

Чтобы исправить или упростить геометрию модели, вы должны использовать ряд геометрических исправлений или инструментальных средств упрощения в комплексе. Пример, показанный на рисунке 11.13 (a) показывает подробную процедуру  удаления узкой и длинной поверхности, которая может быть трудна для разбиения, от основной поверхности. Процедура удаления узкой и длинной поверхности содержит следующие шаги:



1. Создать две точки для  линии разделения поверхности (b).

2. Создать новую поверхность (узкую и длинную, чтобы в последствии ее удалить), расчленяя первоначальную область в двух новых точках (c).

3. Удалить узкую и длинную поверхность до  линии (d).

4.Удалить линию до точки (e).

5. Удалить нижнюю линию  на левой стороне до точки (f), чтобы создать четырехстороннюю поверхность (g),

Это - только один пример того, как команды упрощения используются в комплексе.  В большинстве случаев необходимо планирование способа действия  перед удалением особенностей, это будет делать работу более эффективной.

Рис. 11.13 Пример комплексного применения команд.

11.10.          Причины возникновения проблем импорта

Программы CAD могут определять объекты в формате, который не полностью совпадает с форматом, принятым в ANSYS.

Файл возможно, был создан способом, который является визуально правильным, но имеет проблемы для конечно-элементного анализа (типа зазоров, перекрытий, и т.д., между поверхностями).

Файл может содержать физические особенности, типа узких длинных  поверхностей.

11.11. Ограничения при выборе опции DEFAULT (по умолчанию)

Выбор опции DEFAULT имеет следующие ограничения:

Опция не будет транслировать данные типа размеров, текста,  аннотации, и т. д.. ANSYS игнорирует любые IGES объекты, которые опция не признает. Однако, опция транслирует все IGES топологические и геометрические объекты.

· ANSYS не  позволяет вам переключать с опции DEFAULT  к опции ALTERNATIVE  после импортирования файла, таким образом, моделирование «снизу вверх» не поддерживается.

·ANSYS не позволяет экспортировать модель, импортированную через фильтр опции DEFAULT, то есть  команды IGESOUT и CDWRITE не могут использоваться. Если вы хотите экспортировать модель, используйте опцию ALTERNATIVE.

· ANSYS не будет сшивать точки ( команда NUMMRG, KP); сшитые  автоматически в процессе импорта.

· ANSYS не будет связывать линии, и поверхности. Однако, слияние поверхностей и линий возможно.



11.12.  Использование опции ALTERNATIVE

В большинстве случаев используется опция DEFAULT, но есть несколько случаев, когда вы вынуждены использовать опцию ALTERNATIVE:

ANSYS не может импортировать модель через опцию DEFAULT и может посоветовать  вам попробовать использовать опцию ALTERNATIVE.

Вы можете захотеть экспортировать вашу модель в IGES файл.

Вы можете захотеть создать новые объекты на основе  импортированной модели.

Чтобы          импортировать IGES файлы при опции ALTERNATIVE нужно устанавливать опцию командой IOPTN или через интерфейс:

 UTILITY MENU > FILE >IMPORT>IGES

Выбор опции ALTERNATIVE

Для выбора IGES файла используется команда IGESIN, в интерфейсе после выбора опции ALTERNATIVE откроется диалоговое окно

Ответьте «Да», когда ANSYS спрашивает для того, чтобы команда IGES была выполнена.

11.13 Руководящие принципы для использования опции ALTERNATIVE

Если вы хотите использовать опцию ALTERNATIVE, чтобы импортировать модель IGES, вы должны следовать основным руководящим принципам.

Построение  модели в Системе АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Тщательно проанализировать такие параметры, как возможность симметрии, и количество деталей, необходимых для конечно-элементного анализа. Например, для осесимметричных моделей, ANSYS требует, чтобы глобальная Ось Y была осью вращения. (См. главу 2 «Планирование работы»)

Избегают создавать замкнутые кривые (то есть линии, которые начинаются, и заканчивается в той же самой точке) и закрытые поверхности (типа поверхностей начинающихся  и заканчивающихся  на  одной и той же кромке). ANSYS не может сохранять закрытые кривые, или закрытые поверхности (это требует по крайней мере двух ключевых точек). Если закрытая кривая, закрытая поверхность, или "упорядоченная" закрытая поверхность определенная iGES с параметрами 120 и 144 или 128 и 144 – определяемая при чтении iGES файла, ANSYS будет пытаться разделять  это на два или более объектов.

 В максимально возможной степени, записывайте iGES файл с  данными, которые поддерживает  ANSYS



Во время чтения файла из программы АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Передают только ту часть геометрии, которая необходима для анализа. Конечно-элементный анализ не  нуждается в таком количестве мелких деталей как этого  требует модель АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Для упорядоченной передачи поверхностей, включите в iGES файл данные глобальных осей XYZ наряду с данными UV.

Если модель, предназначенная для анализа очень большая, то  используйте возможности  выбора программы АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ для создания нескольких iGES файлов, каждый из которых содержит часть модели. ANSYS  будет использовать следующий доступный номер объекта, как файл для чтения.. Вы можете тогда использовать особенность слияния PREP7 ( команда NUMMRG или  через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR > NUMBERING CTRLS  > MERGE ITEMS) чтобы слить совпадающие объекты.

 Пишите iGES файл в формате ASCII, с 80 знаками в записи.



Для программы Pro/ENGINEERING руководствуются  дополнительными принципами:

Устанавливают опцию" iGES_out_trim __ xyz " отвечают "да".

Устанавливают точность  1E-6 и регенерируют модель.

При чтении файла в ANSYS;

 Обращают внимание на сообщения, выдаваемые ANSYS. Предупредительные сообщения информируют о подробностях таких вещей как iGES объекты, не станслированные ANSYS и соответствующие номера объектов.

 Если некоторые IGES объекты не странслировались, восстановите их, используя команды моделирования ANSYS.  Фильтр  ALTERNATIVE iGES способен читать кривые с рациональными В-сплайнами (типа 126) или рациональными В – сплайнами поверхностного типа (типа 128) со степенью меньшей или равной 20. При попытке чтения файла, содержащего В – сплайны со степенью выше 20, появляется сообщение об ошибке.

Двойные линии и точки возможны при передаче модели  от iGES файла. Это часто случается с CAD моделями из-за точности и методов, с которыми они были созданы, вы иногда должны " чистить " эти твердотельные модели с помощью команд ANSYS, сшивающие двойные объекты. (команда



NUMMRG или через интерфейс: MAIN MENU > PREPROCESSOR > NUMBERING CTRLS  > MERGE ITEMS

)

Слияние происходит автоматически, когда iGES файл читается в ANSYS [IGESIN] в AUX15. Точность по умолчанию используется, чтобы определить, были ли точки слиты вместе в одну точку. Иногда точность по умолчанию  не достаточна и должна регулироваться.

        Запись iGES файла из ANSYS:

Установите  систему единиц [/UNITS] перед записью iGES файла. Эта информация содержится на iGES файле и читается в соответствии с многими программами, которые читают iGES файлы. (Вы не можете получить  доступ к команде [/UNITS] в интерфейсе,)

Выбирают все объекты твердотельной модели низшего уровня перед записью  файла ( ALLSEL, BELOW, ALL или через интерфейс: UTILITY MENU > SELECT > EVERYTHING BELOW ).

 Если вы желаете записать только часть вашей модели, выбирают только те объекты, которые будут записаны (поверхности) и все соответствующие объекты низшего уровня (линии и точки). Затем отмените выбор любого объекта высшего уровня (объемы) перед записью  файла.

Остальные команды геометрии - подмножество стандартных команд геометрии, доступных  ANSYS, приведенных в Главе  " Твердотельное моделирование".



ANSYS

Геометрия

Краткое руководство пользователя

Екатеринбург, 2001

SMRTSIZE, SIZLVL

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHTOOL

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – SIZE CNTRLS> SMARTSIZE - BASIC
 На рис. 3.3 показано разбиение модели при различных установках SMRTSIZE, включая уровень 6, задаваемый по умолчанию.






Рис.3.3  Различные уровни размера элементов для одной и той же модели.
Улучшенная  категория контроля
Вы можете выбрать улучшенный метод, позволяющий устанавливать индивидуальный контроль объектов вручную. Это позволяет вам «щупать» сетку для лучшего приближения к вашей задаче. Вы можете изменить такие объекты как малое отверстие и малый угол, разбить расширяющиеся и промежуточные факторы. В дополнение, вы можете установить начальный размер элемента с помощью команды ESIZE.

Действие		Команда		Интерфейс
Установка улучшенного контроля

Как использовать адаптивное разбиение: основная

SOLID64

SOLID73

SOLID92

SOLID95

Объемный 8-ми узловой изорараметрический

Объемный анизотропный

Объемный 8-ми узловой со степенями поворота

Объемный 10-ти узловой тетраэдрический

Объемный 20-ти узловой изопараметрический

Объемные оболочечные элементы

SHELL43

SHELL63

SHELL93

Пластичная квадратичная оболочка

Упругая квадратичная оболочка

8-ми узловая изопараметрическая оболочка

Плоские тепловые твердотельные элементы

PLANE 36

PLANE 75

PLANE 55

PLANE 77

PLANE 78

Плоский 6-ти узловой треугольный

Осесимметричный гармонический

Плоский 4-х узловой изопараметрический

Плоский 8-ми узловой

Осесимметричный гармонический 8-ми узловой

Объемные тепловые твердотельные элементы

SOLID 70

SOLID 87

SOLID 90

Объемный 8-ми узловой изопараметрический

Объемный 10-ти узловой тетраэдальный

Объемный 20-ти узловой изопараметрический

Объемные тепловые оболочечные элементы

SHELL67

Пластичные квадратичные оболочки



8.3. Как использовать адаптивное разбиение: основная процедура

Основная процедура адаптивного разбиения включает:

1. Как в любой линейной статической или температурной задаче сначала входят в препроцессор (команда PREP7 или через интерфейс Main Menu

> Preprocessor). Определяют тип элемента, реальные константы, и свойства материалов в соответствии с рекомендациями, приведенными выше.

2. Моделируют систему, используя твердотельные процедуры моделирования, создавая разбиваемые поверхности или объемы, описывающие геометрию вашей системы. Вы не должны определять размеры элемента, и при этом вы не должны проводить разбиение этих поверхностей и объемов. Макрос ADAPT будет  автоматически инициировать разбиение. (Если вам необходимо разбить модель, содержащую поверхности и объемы, создавайте ADAPTMSH.MAC

пользовательскую подпрограмму - см. ниже)

3. Вы можете переходить  к решению (команда /SOLU

или в интерфейсе Main Menu > Solution) или оставаться в препроцессоре и определять тип задачи, опции задачи, нагрузки, и опции шагов нагрузки. Применяйте только твердотельные нагрузки и инерционные нагрузки        (линейное ускорение, вращательное ускорение, и угловые скорости). Конечно-элементные нагрузки, соединения и уравнения ограничения могут быть введены через пользовательскую подпрограмму ADAPTBC.MAC. Многократные шаги нагрузки могут быть введены через  подпрограмму ADAPTSOL.MAC, приведенную ниже в этой главе.



4. Выйдите из  препроцессора. Вы можете запустить макрос ADAPT

из Решения   или Начального уровня.

5. Запустить процедуру адаптации. Чтобы это сделать, используйте один из этих методов:

Команда: ADAPT,  или через интерфейс: Main Menu > Solution > Adaptive Mesh

Заметим, что вы можете использовать макрос ADAPT

в тепловых задачах или задачах механики, но вы не можете смешивать эти две этих задачи  одном адаптивном решении. Поскольку адаптивное разбиение представляет собой итерационный процесс, размеры элемента будут регулироваться (в пределах установленных командами FACMN

и FACMX) для уменьшения и увеличения ошибки энергии элементов, пока ошибка в норме энергетической матрицы не будет соответствовать заданной величине (или пока указанное максимальное число итераций не будет достигнуто).

Как только Вы запустили адаптивное решение, этот макрос контролирует  все действия программы, пока решение не будет закончено. Макрос ADAPT, определит размеры элемента, произведет разбиение, получит решение, оценит ошибки, и по мере необходимости возобновит решение, пока не будет достигнута величина в норме ошибки энергии. Все эти шаги выполняются автоматически, без вашего участия.

6. Если адаптивное разбиение сходится, программа автоматически включает проверку формы элемента [SHPP, ON]. Затем возвращается к фазе Решения или к Начальному уровню, в зависимости от того в какой фазы Вы были, когда  запускался макрос ADAPT. Вы можете затем войти в постпроцессор POST1, используя стандартные методы.

8.4 Изменение основной процедуры

8.4.1 Выборочная адаптация

Если Вы знаете, что ошибка дискретизации сетки (измеренная в процентах) не так важна в некоторых регионах вашей модели (например, в области низких и медленно изменяющихся  напряжений), вы можете ускорить решение задачи методом исключения таких областей от адаптивного разбиения. Также, Вы можете исключить регионы около особенностей, вызванных сосредоточенными нагрузками.

Рис.8.1 Выборочное адаптивное разбиение, улучшающее представление модели, содержащей сосредоточенную силу.



Если вы выбираете набор точек (c помощью команды SELECT), макрос ADAPT будет включать все ваши точки (то есть макрос ADAPT  модифицирует разбиение для  отобранных и не отобранных вами точек), если вы не устанавливаете опцию KYKPS=1 в команде ADAPT (Main Menu > Solution > Adaptive Mesh).

Если вы выбираете набор поверхностей, или объемов, макрос ADAPT будет регулировать размеры элемента только в выбранных регионах модели. В этом случае вы должны будете провести разбиение вашей полной модели в препроцессоре, прежде чем запускать макрос ADAPT.

8.4.2 Настройки макроса ADAPT с пользовательскими подпрограммами.

Стандартный макрос ADAPT не всегда применим к вашим специфическим потребностям задачи. Например, вам необходимо провести разбиение и объемов и поверхностей, что невозможно со стандартным макросом. Для этой, и других таких ситуаций, вы можете модифицировать макрос ADAPT для удовлетворения потребности ваших задач. Используя текст макроса для выполнения адаптивного разбиения, мы преднамеренно дали Вам доступ к логике, и таким образом, дали методику изменения макроса по вашему желанию.

К счастью, Вы не всегда должны изменять кодирование в макросе ADAPT. Три определенных части макроса могут быть изменены посредством пользовательских подпрограмм, которые являются отдельными пользовательскими файлами. Вы можете создавать их, и они будут вызываться, макросом ADAPT. Три особенности, которые могут быть изменены пользовательскими подпрограммами:

Последовательность команд разбиения

Последовательность команд граничных условий

Последовательность команд решения

Соответствующие пользовательские  подпрограммы должны быть соответственно названы: ADAPTMSH.MAC, ADAPTBC.MAC, и ADAPTSOL.MAC.

8.4.2.1 Построение подпрограммы разбиения (ADAPTMSH.MAC)

По умолчанию, если вы выбрали в вашей модели один или несколько объемов, макрос ADAPT проведет разбиение только объемов (ни одна поверхность не будет разбита). Если вы не выбрали объем, то макрос ADAPT, проведет разбиение только поверхностей. Если вам необходимо провести разбиение и объемов и поверхностей, вы можете создать пользовательскую подпрограмму ADAPTMSH.MAC



для выполнения этих действий. Вы должны будете очистить любые разбитые объекты, прежде чем проводить повторные разбиения. Такая подпрограмма могла бы выглядеть следующим образом:       

C *** Subroutine ADAPTMSH.MAC - Ваше имя – Наименование задачи - Дата создания

TYPE, 1   | Установка атрибута «тип элемента» для разбиения поверхностей

ACLEAR, 3, 5, 2 | Очистка 3-ей и 5-ой поверхностей и объемов для разбиения

VCLEAR, ALL

AMESH, 3, 5 ,2 |Разбиение 3-ей и 5-ой поверхностей (другие поверхности не будут разбиваться)

TYPE, 2 |Изменение типа элемента для разбиения объемов

VMESH, ALL | разбиение всех объемов

Полезно прочитать описание команд TYPE, ACLEAR, VCLEAR, AMESH, VMESH

Мы настоятельно рекомендуем, чтобы Вы обязательно включили строку с комментарием (C ***) для идентификации вашего макроса. Эта строка комментария будет отражена в распечатке работы, и гарантирует, что макрос ADAPT, правильно использовал вашу пользовательскую подпрограмму.

8.4.2.2 Создание подпрограммы граничных условий (ADAPTBC.MAC)

Макрос ADAPT, очищает сетку и повторно разбивает на каждом шаге решения. В результате этого, узлы и элементы вашей модели будут неоднократно изменяться. Эта ситуация вообще препятствует использованию конечно-элементных нагрузок, закреплению каких-либо узлов и применению уравнений ограничения, которые должны быть определены для условий определенных узлов и элементов. Если вам необходимо включить любой из этих конечно-элементных объектов, вы можете создать  пользовательскую подпрограмму ADAPTBC.MAC. В этой подпрограмме вы можете выбирать узлы по их местоположению, и тогда можно применить конечно-элементные нагрузки, закрепления узлов и уравнения ограничения для отобранных узлов. Пример подпрограммы ADAPTBC.MAC:

C *** Subroutine ADAPTBC.MAC-Ваше имя – Наименование задачи- - Дата создания

NSEL, S ,LOC ,X, 0 | Выбор узлов @ X=0.0

D ,ALL , UX, 0 | Закрепление выбранных узлов в направлении оси X

NSEL, S ,LOC ,Y, 0 | Выбор узлов @ Y=0.0

D ,ALL , UY, 0 | Закрепление выбранных узлов в направлении оси Y



NSEL ,ALL | Выбрать все узлы

8.4.2.3  Создание подпрограммы решения (ADAPTSOL.MAC)

Последовательность команд, по умолчанию, включенная в макрос ADAPT:

/SOLU

SOLVE

FINISH

Эта последовательность команд решит только единственный шаг нагружения. Вы можете осуществить другие последовательности команд решения, включая их в пользовательскую подпрограмму ADAPTSOL.MAC.

8.4.2.4. Некоторые комментарии относительно подпрограмм

Вы можете создавать подпрограммы, как любой пользовательский файл. Другими словами, вы можете использовать либо команды APDL *CREATE

(Utility Menu > Macro > Create Macro), APDL команда *END, или внешним текстовым редактором. Когда макрос вызывает эти подпрограммы, программа будет искать ее сначала через корневой каталог ANSYS,  затем через ваш корневой каталог, и затем в текущей директории.

Таким образом, вы должны гарантировать, что никакие другие файлы с таким же названием не будут читаться вместо нужных подпрограмм. Строки  комментариев (C ***),  приведенные в примерах подпрограмм будут отражены в вашей распечатке, и обеспечат хотя бы одно средство проверки, что надлежащие файлы использовались. Дополнительно, выполняя команду /PSEARCH, ОFF (Utility Menu > Macro >  Macro Search) перед запуском  макроса ADAPT, ограничивают поиск файла  корневым каталогом ANSYS , и вашей текущей директорией, сокращая этим возможность неправильного использования  файла. Независимо от того, где они расположены, к этим подпрограммам будет обращение только, если вы установите опцию KYMAC=1 для команды ADAPT (Main Menu > Solution > Adaptive Mesh). См. описание по пользовательским программам.

8.4.3            Настройка макроса ADAPT (UADAPT. MAC)

В тех случаях, когда вы должны изменить макрос ADAPT, но не можете сделать это через пользовательские подпрограммы, вы можете модифицировать основной блок макроса. Однако, по ряду причин, мы не рекомендуем, чтобы эти модификации были сделаны непосредственно в  файле ADAPT.MAC. (Если имеется доступ других пользователей к той же самой копии программы ANSYS, то при вызове измененного макроса ADAPT могут возникнуть ошибки и это может стать причиной недоразумений). Для этих целей в среде ANSYS поддерживается идентичная копия этого файла макроса, UADAPT.MAC чтобы удовлетворить специфические потребности.



Если модификации сделаны в файле UADAPT.MAC, мы предлагаем, чтобы вы переименовали измененный файл для обозначения специфической версии, созданной вами. Тогда, вместо команды ADAPT, вы вызываете измененную команду адаптивного разбиения, вводя новое имя файла (filename). Знайте, что если вы используете новое имя файла как " неизвестную команду", программа сначала «перероет» директории высшего уровня, затем логические директории, и наконец рабочие директории, пока макрос не будет найден. Если измененная процедура используется только одним пользователем, то имеет смысл сохранять этот файл в директории не выше, чем логическая директория пользователя. Если файл макроса записан в такой директории низкого уровня, поиск файла может быть упрощен. При этом нужно вызвать макрос командой *USE  или через интерфейс (Utility Menu > Macro >  Execute Data Block

) вместо использования команды с неизвестным форматом.

8.5 Руководящие принципы для адаптивного разбиения

Следующие предложения могли бы улучшить выполнение адаптивного разбиения:

Никакие начальные размеры элемента не требуются, но они могут быть определены, чтобы ускорить сходимость, когда это желательно. Если Вы выбираете начальный размер элемента в точках, макрос ADAPT  будет использовать эти размеры при первой итерации, и будет учитывать эти размеры как допустимые в последующих итерациях. Чтобы определить начальные размеры элемента, используйте один из этих методов:

Команда:KESIZE. 

Интерфейс:



Main Menu> Preprocessor >-Meshing-Size Cntrls >-Keypoints – All KPs

Main Menu> Preprocessor >-Meshing-Size Cntrls >-Keypoints – Picked KPs

Если вы определяете число делений линий, или пространственное отношение, макрос ADAPT будет использовать эти величины в каждой итерации. (То есть деления линий или пространственные отношения, которые вы определили, не будут изменены макросом ADAPT). Если вы не определили начальные размеры элементов, то будет использоваться калибровка элементов по умолчанию [SMRTSIZE и DESIZE] для начального приближения. Чтобы определить деления линий или пространственные отношения, используйте один из этих методов:



Команда LESIZE.

Интерфейс:

Main Menu> Preprocessor >-Meshing - Size Cntrls >-Lines – All Lines

Main Menu> Preprocessor >-Meshing - Size Cntrls >-Lines – Picked Lines

Масштабированное разбиение ( все четырехугольники) возможно для решения задач с плоскими твердотельными объектами  и пространственными  оболочками. Однако выгода от использования масштабированного разбиения поверхности  обычно минимальна.

 Масштабированное разбиение (все шестигранные кирпичи) возможно для решения пространственных твердотельных задач. Масштабированное разбиение объема, (если оно возможно  для данной модели) вероятно, даст лучшие результаты по сравнению с тетраэдрическим разбиением.

 В общем случае,  элементы со срединными узлами будут давать лучшие результаты, чем линейные элементы при адаптивном разбиении.

Не используйте сосредоточенные нагрузки, или другие особенности (типа острых углов), потому что процедура ADAPT не может показывать сходимость величины энергии с очисткой сетки около этих особенностей. Если сосредоточенные нагрузки присутствует в вашей модели, замените их эквивалентной распределенной нагрузкой, приложенной на малой поверхности. (Или, исключите поверхность вблизи сосредоточенной нагрузки от адаптивного разбиения, используя опции, приведенные выше).

Для многих задач,  предпочтительно использовать много относительно малых, простых поверхностей вместо меньшего количества больших, сложных поверхностей для получения лучших результатов.

 Если местоположение максимальной реакции известно, или предполагается заранее, то точка должна быть помещена около этого места.

Если процедура ADAPT используется в интерактивном режиме, и при аварийных завершениях работы программы ANSYS  не выводится сообщение об ошибке, то необходимо просмотреть выходной файл адаптивного разбиения  Jobname. ADPT, чтобы определить причину.

 Точно так же, если процедура ADAPT используется в командном режиме, то файл Jobname.ADPT должен быть сохранен и исследован в случае аварийного прекращения работы



если модель имеет чрезмерное искривление в некоторых регионах, то могут возникать ошибки при разбиении. В этом случае используйте поле SIZE в команде KESIZE (Main Menu > Preprocessor >-Meshing - Size Cntrls >-Keypoints – Picked KPs) для  определения максимальной длины кромки элемента в точках около региона с чрезмерным искривлением. Опция FACMX должна  быть установлена равной 1 (в команде ADAPT) так, чтобы размер элемента не возрастал около региона с чрезмерным искривлением.

Вы должны сохранить файл результатов (Jobname.RST или Jobname.RTH). в случае аварийного прекращения работы программы в середине процедуры ADAPT. Файл результатов будет иметь полные данные анализа от предыдущего решения, полученного процедурой ADAPT.

Вы должны ввести команду  SAVE  (Utility Menu > File>  Save as Jobname. db)  перед запуском адаптивного разбиения. В случае аварийного завершения работы системы, файлы (Jobname. db) могут использоваться для повторного решения задачи.

8.6 Пример задачи с адаптивным разбиением

Эллиптическая пластина с равномерно распределенной нагрузкой

Плоский 8-ми узловой элемент  (PLANE82)

Эллиптическая мембрана толщиной t нагружена равномерно распределенной нагрузкой P. Определить касательное напряжение в точке D.



Задача решалась вначале с использованием плоских элементов PLANE42, а затем с использованием плоских элементов высшего порядка PLANE82. В обоих случаях мембрана моделировалась поверхностью с адаптивным разбиением

В первом случае решение задачи проводилось до достижения 7 % ошибки в норме матрицы энергии, во втором случае до достижения 5%. Во втором случае значение касательного напряжения получилось меньше, чем в первом, потому что использовались элементы высшего порядка.

Результаты сравнения

PLANE42	Точное значение	ANSYS	Отношение
Напряжение (MПа)	92.70	92.38	0.997
PLANE82	Точное значение	ANSYS	Отношение
Напряжение (MPа)	92.70	92.48	0.998

 

SSTIF

Main Menu > Solution> Analysis Option
Опции Ньютона-Рафсона

solid windowtext

Опции	Команда	Действия в интерфейсе
New Analysis

solid windowtext

Опция	Команда	Интерфейс
Основные опции
Число гармоник в решении

Независимо от того, используете ли

MAIN MENU > PREPROCESSOR > MESHING – MODIFY MESH>CHANGE TETS

Независимо от того, используете ли Вы команду или метод интерфейса,  вы ограничены в преобразовании комбинаций элементов, которые представлены в таблице 3.3

Типы спектральной нагрузки

		Опции возмущений
Опорное возмущение		Возмущение удаленное от опор
Спектр на входе		Таблица, характеризующая спектр (команды FREQ и SV)		Таблица множителей амплитуды (команды FREQ и SV)
Ориентация нагрузки		Направляющий вектор, вводимый командой SED		Направления X, Y и Z, выбранные как опции FX, FY, FZ команды F
Распределение нагрузок		Равномерное на все опорные точки		Амплитуда в направлении X, Y, Z выбирается как VALUE команды F
Тип входа		Скорость, Ускорение, Перемещение		Сила
KSV из команды SVTYP		0                     2               3,4		1

Демпфирование
Демпфирование учитывается для каждой моды и определяется как:
                                                                 (11.1)
где    - коэффициент эффективного демпфирования для i-ой моды;
 - множитель конструкционного демпфирования (входное значение VALUE команды BETAD);
- не демпфированная собственная круговая частота для i-ой моды;
 - коэффициент постоянного демпфирования (входное значение RATIO команды DMPRAT);
- множитель демпфирования, зависящий от свойств материала № m (входное значение DAMP команды MP);
 - энергия деформации для материала № m;
 - вектор перемещения для i-ой моды;
 - матрица жесткости части конструкции из материала № m;
 - модальный коэффициент демпфирования для i-ой моды (команда MDAMP).
Заметьте, что зависящий от материала вклад демпфирования вычисляется на этапе "расширения" (восстановления) мод, так, чтобы этот вклад от демпфирования был туда включен.
11.3 Коэффициенты вклада и модальные коэффициенты
Коэффициенты вклада для заданного направления возмущения определяется как:
 - для опции расчета на кинематическое возмущение (например, сейсмическое);
 - для опции расчета на силовое возмущение;
где       - коэффициент вклада для i-ой моды;
- собственный вектор, нормированный с помощью уравнения (10.6) (Nrmkey on команды MODOPT не имеет никакого эффекта);

 - вектор, задающий направление возмущения;

 - вектор силы на входе;

 - матрица масс.

Вектор, определяющий направление возмущения имеет форму:

                         (11.2)

где       - возмущение степени свободы j в направлении а ( а может быть равно или Х, или Y, или Z); значение  может быть определено одним из двух путей.

1. Для значения D основанного на команде SED:







где     Sx , Sy , Sz - входные значения SEDX, SEDY и SEDZ, соответственно для команды SED

                                  (11.3)

2. Для значения D основанного на командах SED и ROCK:



                                                      (11.4)



R определяется как:

                                            (11.5)

где        Сx , Сy , Сz - входные значения OMX, OMY и OMZ, соответственно в команде ROCK;

 - символ, обозначающий векторное произведение;

rx = Xn

- Lx

ry = Xn

- Ly

rz = Xn

- Lz

Xn, Yn, Zn - координаты узла n

Lx , Ly , Lz - положение центра вращения (входные значения CGX, CGY и CGZ в команде ROCK).

Вектор перемещений, скорости и ускорения для каждой моды вычисляется из собственного вектора с помощью "модального коэффициента":

                                                                   (11.6)

где      

метка - три поля в командах объединения мод (SRSS, CQC, GRP, DSUM, NRLSUM);

 - собственная круговая частота;

Ai - модальный коэффициент (см. далее).

Модальный коэффициент вычисляется в пяти различных направлениях, в зависимости от типа возмущения (команда SVTYP).

1. Для SVTYP, 0 (возмущение прикладывается к опоре в виде скорости):

                                                            (11.7)                         

где     Svi - спектральная скорость для i-ой моды (найденная из входного спектра скорости на частоте fi и эффективном коэффициенте демпфирования );



fi - i-ая собственная частота ( число циклов за единицу времени = wi/2p);

wi - i-ая собственная круговая частота (радиан за единицу времени).

2. Для SVTYP, 1 (возмущение прикладывается в виде силы):

                                                   (11.8)

где     Sfi  - спектральная сила для i-ой моды (находится из входной таблицы множителей амплитуды на частоте fi и эффективном коэффициенте демпфирования );

3. Для SVTYP, 2 (возмущение прикладывается к опоре в виде ускорения):

                                                            (11.9)

где     Sai - спектральное ускорение для i-ой моды (найденное из входного спектра ускорения на частоте fi и эффективном коэффициенте демпфирования );

4. Для SVTYP, 3 (возмущение прикладывается к опоре в виде перемещения):

                                                           (11.10)

где     Sui - спектральное перемещение для i-ой моды (найденное из входного спектра перемещений на частоте fi и эффективном коэффициенте демпфирования );

5. Для SVTYP, 4 (спектральная плотность мощности (СПМ), читай Ванмарке (34) в списке литературы теоретического руководства)

         (11.11)

где     Spi - спектральная плотность мощности для i-ой моды (получена из входной спектральной плотности на частоте fi и эффективном коэффициенте демпфирования );

 - коэффициент демпфирования (входное значение RATIO, команды DMPRAT, по умолчанию 0.01);

Интеграл в вышеупомянутом уравнении аппроксимируется как:

           (11.12)

где       Li = fi (в целочисленной форме);

Spj - спектральная плотность мощности оцененная на частоте (f) равной j (в вещественной форме);

Df - эффективная полоса частот для fi = 1.

Когда Svi, Sfi, Sai, Sui, или Spi требуется между табличными значениями входных частот, выполняется логарифмическая интерполяция.

Спектральные значения и модальные коэффициенты выводятся в таблицу "RESPONSE SPECTRUM CALCULATION SUMMARY" заданной входной кривой с наименьшим коэффициентом демпфирования, без эффективного коэффициента демпфирования.



12. АНАЛИЗ СЛУЧАЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Метод позволяет прикладывать несколько возмущений в виде спектральных плотностей мощности (PSD) на входы системы (до десяти), которые могут быть:

1. Полностью коррелированные,

2. Некоррелированные, или

3. Частично коррелированные.

Процедура основана на статистических вычислениях каждого модального отклика, и затем их объединении (суммировании или комбинировании). Принимается, что возбуждения – стационарные случайные процессы.

12.1 Описание метода

Для частично коррелированных силовых и кинематических возмущений, полные уравнения динамического поведения конструкции разделяются на две части для неизвестных и заданных перемещений соответственно:

 (12.1)

где    {uf} - вектор неизвестных перемещений (от силовых возмущений);

{ur} - вектор заданных перемещений (возбуждаемых случайной нагрузкой, задается единичное перемещение);

{F} - заданное силовое возмущение (значение силы может быть отличным от единицы, при учете масштабирования от коэффициентов вклада);

{0} - вектор сил реакции, соответствующая вектору заданных перемещений {ur}.

Неизвестные перемещения могут быть расчленены на псевдо-статические и динамические части:

             (12.2)                         

Псевдо-статические перемещения могут быть получены из уравнения (12.1) исключением первых двух слагаемых в левой части уравнения и, заменой вектора неизвестных перемещений {uf} на вектор их псевдо-статических составляющих {us}

      (12.3)

где     .

Элементы по i-ому столбцу [A] представляют собой псевдо-статические перемещения от единичных заданных перемещений возбужденных i-ой спектральной плотностью мощности (PSD). Подставим уравнения (12.3) и (12.2) в (12.1) и добавим незначительное демпфирование. Первая строка матричного уравнения (12.1) тогда может быть переписана в следующем виде:

               (12.4)      

Второе слагаемое в правой части вышеупомянутого уравнения представляет эквивалентные силы, обусловленные кинематическими возмущениями.



При использовании метода суперпозиции мод уравнения (10.3) запишутся вновь как:

                                           (12.5)           

Вышеупомянутые уравнения несвязанны друг с другом и запишутся как n отдельных уравнений:

       (12.6)

где       n - число форм колебаний, выбранных для оценки;

yj

- обобщенные перемещения;

wj и xj - собственные круговые частоты и модальные коэффициенты демпфирования.

Модальные нагрузки Gj определяются как:

                                        (12.7)           

Модальные коэффициенты вклада (участия) соответствующие кинематическим возмущениям даются как:

           (12.8)

и для силового возмущения

                                               (12.9)

Формы колебаний {fj} должны быть нормированы относительно матрицы масс как в уравнении (9.6):

{f}jT[M]{f}j = {I}.

12.2 Спектральные плотности мощности отклика и среднеквадратичное значение отклика

Используя теорию случайных колебаний, отклик в виде спектральных плотностей мощности может быть вычислен от входных СПМ с помощью передаточной функцией для одной степени свободы системы Н(w),  используя метод суперпозиции мод. Отклик спектральной плотности мощности, для i-ой степени свободы дается как:

Динамическая часть

       (12.10)

Псевдо-статическая часть

                                   (12.11)

Ковариационная часть

                                (12.12)

где       n - число форм колебаний, выбранных для оценки;

r1

и r2  - число силовых (удаленных от опор) и кинематических СПМ-таблиц, соответственно.

Передаточные функции типа для системы с одной степенью свободы принимают различные формы в зависимости от типа вводимой СПМ и типа желательного отклика. Формы передаточных функций для перемещения как выхода перечислены ниже для различных случаев.

1.  На входе - сила или ускорение:

           (12.13)

          2.  На входе - перемещение

            (12.14)



3. На входе - скорость

       (12.15)     

где    w - частота возбуждения

          wj

– собственная круговая частота j-ой моды

          i = Ö-1 – мнимая единица.

Таким образом, анализ случайных колебаний может использоваться, чтобы показать абсолютное среднеквадратичное значение отклика неизвестных перемещений:

(12.16)

где      | |Re – обозначает вещественную часть аргумента;

           – дисперсия i-го псевдо-статического перемещения;

           - ковариация между статическими и динамическими

перемещениями

Общая формулировка, описанная выше, дает упрощенные уравнения для некоторых ситуаций, с которыми обычно приходится сталкиваться на практике. Для полностью коррелированных силовых возмущений и идентичных  заданных перемещений, нижние индексы l и m исключали бы уравнения с (12.10) до (12.12). Когда существуют только силовые возмущения, последние два члена в уравнении (12.16) не применяют, и только первый член в пределах больших круглых скобок в уравнении (12.10) обязательно будет учитываться. Для некоррелированных силовых и кинематических возмущений, взаимные спектральные плотности мощности (то есть когда l ¹ m) равны нулю, и только члены, для которых l = m в уравнениях (12.10) через (12.12) обязательно будут учтены.

Уравнения (12.10) до (12.12) могут быть перезаписаны как:

                                                         (12.17)

                                      (12.18)                       

                                         (12.19)

где    -  модальные СПМ, члены, которых находятся внутри больших круглых скобок уравнений с  (12.10) по (12.12)

Решение в закрытой форме получено для кусочно-линейной СПМ (PSD) в логарифмическом масштабе по обеим осям, применявшимися для вычисления каждого интеграла в уравнении (12.16) (Чен и Али (193), и Харичандран (194)). Впоследствии, дисперсия становится:

                        (12.20) 

                                         (12.21)

                                    (12.22)



Модальные матрицы ковариации  , и  определены в . PSD файле. Заметьте, что уравнения (12.20) до (12.22) представляют объединение мод для анализа случайных колебаний.

Дисперсия для напряжений, узловых сил или реакций может быть вычислена из уравнений, подобных с (12.20) по (12.22). Если желательно получить дисперсию напряжения, замените формы колебаний (fij) и статические перемещения () модальными напряжениями () и статическими напряжениями ().  Точно так же, если желательна дисперсия узловой силы, заменяют формы колебаний и статические перемещения  модальными узловыми силами () и статическими узловыми силами ().   Наконец, если желательны дисперсии реакции, замените формы колебаний и статические перемещения модальными реакциями (fij) и статическими реакциями ().  Кроме того, дисперсии первых и вторых производных по времени всех величин, упомянутых выше, могут быть вычислены, используя следующие соотношения:

                                   (12.23)

   

12.3 Не диагональные спектральные члены для частично коррелированных входных спектральных плотностей мощности

Для возмущений определяемых более, чем одной функцией спектральной плотности мощности (СПМ), перекрестные члены которые определяют степень корреляции между различными функциями СПМ определяют как:

 (12.25)

где - спектры СПМ на входе, которые имеют связи  друг с другом; -  взаимные спектральные плотности, которые составляют вещественную часть перекрестных членов; -   составляющие спектров, которые представляют мнимую часть перекрестных членов.

Взаимная функция спектральной плотности мощности (СПМ) называется функцией когерентности:

                                             (12.26)

где         .

Хотя вышеупомянутый пример демонстрирует взаимную корреляцию для 3 входных спектров, эта матрица может иметь диапазон в размере от 2 x 2 до 10 x 10 (то есть, максимальное число таблиц - 10).

Для частного случая, в котором все перекрестные члены являются нулевыми, входные спектры,  как считают,  некоррелированны. Заметим, что корреляция между силовыми и кинематическими возмущениями не позволяется.



12.4 Корреляционное пространство

Степень корреляционной связи между возбужденными узлами может также задаваться. В зависимости от расстояния между возбужденными узлами и значениями RMIN и RMAX, воздействие от спектральной плотности мощности может быть задано таким, что возбуждение в узлах может быть некоррелированно, частично коррелированно или полностью коррелированно. Если расстояние между возбужденными узлами - меньше чем RMIN, то эти два узла полностью коррелированные; если расстояние большее чем RMAX, то эти два узла некоррелированные; если расстояние находится между RMIN и RMAX, возбуждение частично коррелированно и основано на фактическом расстоянии между узлами. Рисунок ниже указывает, как соотносятся RMIN, RMAX и корреляционная связь.

Для двух возбужденных точек 1 и 2, спектральная плотность мощности была бы:

                                                       (12.27)

где:    

D12 - расстояние между двумя возбуждаемыми точками 1 и 2;

So(w) - заданная на вход СПМ.



Рисунок 12.1 Сферы влияния, отражающие пространство корреляции возмущений заданных спектральной плотностью мощности

Возбуждение узла i  полностью коррелированно с возбуждением узла j.

Возбуждение узла i частично коррелированно с возбуждением узла k

Возбуждение узла i некоррелированно с возбуждением узла l.

12.5 Распространение волн

Чтобы включать эффекты распространения волн по конструкции от случайного нагружения, возмущение PSD задано как:

                                          (12.28 )

                          где:       (время задержки).

- Разность векторов точек возбуждения i и m.  

V- Скорость распространения волны по осям X, Y и Z.

- координаты  возмущенного узла l.

Допускается  более чем одна одновременная волна или пространственно коррелированные входные спектральные плотности мощности, когда входное воздействие [S(w)] отражает влияние двух или более некоррелированных входных спектров. В этом случае, частичная корреляция среди заданных на входы системы спектральных плотностей мощности в настоящее время не разрешается.



12.6  Метод многофакторного спектрального анализа  (SPOPT, PSD)

Анализ спектрального отклика поддерживает многофакторные кинематические и силовые возмущения, разрешая до 10-ти различных спектральных таблиц которые могут быть не связаны (некоррелированны) между собой.

Много составляющих для выполнения анализа многофакторного спектрального отклика системы уже рассмотрены в предыдущих подразделах, посвященных методу случайных вибраций. Полагая, что коэффициенты вклада  могут быть вычислены (например, из уравнения (12.8)), модальные коэффициенты для l-ой таблицы находятся как:

                                                            (12.29)

где        - интерполированная входная спектральная характеристика для l-ой таблицы j-ой собственной частоты;

Модальные коэффициенты объединяются с использованием метода квадратного корня из суммы квадратов (SRSS):

                                                                 (12.30)

Формы колебаний, модальные напряжения и другие результаты, после умножения на модальные коэффициенты, затем могут быть объединены с помощью любого из доступных способов объединения мод: (квадратного корня из суммы квадратов (SRSS), полного квадратичного объединения (CQC), двойной суммы (DSUM), группирования (GRP) или методом суммирования (DDAM) Лаборатории (NRL) военно-морских сил США), как описано в предыдущих разделах, посвященных однофакторному спектральному анализу.

Содержание

   1. Порядок работы в ANSYS ………………………………………………………………………3

1.1 Построение модели………………………………………………………………………………3

1.2 Определение типов элементов………………………………………………………………….3

1.3 Задание реальных констант элементов…………………………………………………………4

1.4 Использование процедуры определения поперечных сечений………………………………5

1.5 Определение свойств материалов………………………………………………………………5

1.6 Использование файлов библиотеки материалов………………………………………………6



1.7 Нелинейные свойства материала……………………………………………………………….7

  2. Создание модели (предварительные замечания)………………………………………………7

2.1 Планирование работы……………………………………………………………………………8

2.2 Определение объекта…………………………………………………………………………….8

2. 3 Выбор между линейными элементами и элементами высокого порядка……………………9

2.4 Линейные элементы без узлов на срединах сторон…………………………………………. .10

2.5 Квадратичные элементы с узлами в срединах сторон……………………………………….. 11

2.6 Ограничения, на соединения элементов различных типов………………………………….. 14

2.7 Использование преимуществ симметрии…………………………………………………….. 15

2.8 Некоторые рекомендации по осесимметричным системам………………………………… .15

3. Системы координат……………………………………………………………………………… 17

4. Рабочее поле………………………………………………………………………………………19

5. Сравнение методов твердотельного моделирования и непосредственной генерации……….20

6.  Построение твердотельной модели «снизу вверх» ……………………………………………23

6.1 Точки……………………………………………………………………………………………..23

                 6.1.1 «Тяжелые» (Hard) точки……………………………………………………………………  24

6.2 Линии…………………………………………………………………………………………….26

6.3 Поверхности……………………………………………………………………………………  28

6.4  Объемы…………………………………………………………………………………………..30

            7. Построение модели «сверху вниз»…………………………………………………………………33

  7.1 Что такое примитив?………………………………………………………………………   ….33

7.2 Построение объемных объектов…………………………………………………………………35

7.3 Построение сферы и сферического сегмента…………………………………………………  36

7.4 «Лепка» модели с помощью логических (Булевских) операций……………………………   36

7.4.1 Хранить или не хранить?……………………………………………………………………….37

7.4.2 Пересечения……………………………………………………………………………………..38

7.4.3 Парные пересечения……………………………………………………………………………..40

7.4.4 Сложение………………………………………………………………………………………   .41

7.4.5 Вычитание……………………………………………………………………………………  …42

7.4.6 Вычитание рабочего поля……………………………………………………………………….48



7.4.7 Классификация…………………………………………………………………………………. .50

7.4.8 Перекрытие……………………………………………………………………………………….50

7.4.9 Разделение………………………………………………………………………………………  51

7.4.10 Склеивание (или соединение)…………………………………………………………………..52

7.4.11 Альтернатива булевским операциям…………………………………………………………..53

7.4.12 Модернизация после булевских операций…………………………………………………54

7.4.13 Перемещение и копирование объектов твердотельной модели…………………………..56

7.4. 14 Генерация объектов способом симметричного отражения………………………………. 57

7.4.15 Перенос  объектов в другую координатную систему…………………………………….. 57

7.4.16 Масштабирование элементов твердотельной модели……………………………………. 58

8. Нагрузки твердотельной модели………………………………………………………………    59

8.1 Перенос нагрузок……………………………………………………………………………   …59

8.2 Выключение больших символов для узлов и точек……………………………………………60

8. 3 Выбор формата для графического показа нумераций……………………………………    …60

8.4 Печать нагрузок твердотельной модели……………………………………………………   …60

8.5 Расчет массовых и инерциальных характеристик………………………………………………61

9. Соображения и предупреждения по твердотельному моделированию………………………   62

10. Прямая генерация…………………………………………………………………………………64

10.1 Что такое прямая генерация?……………………………………………………………………64

10.2 Узлы………………………………………………………………………………………………64

10.2.1. Определение узлов……………………………………………………………………………65

              10.2.2. Чтение и запись текстовых файлов, содержащих данные об узлах………………………..66

10.3. Элементы………………………………………………………………………………………   66

10.3.2. Определение элементов………………………………………………………………………68

10.3.3. Использование специальных методов для генерации элементов………………………….69

10.3.4. Чтение и запись текстовых файлов, содержащих данные об элементах………………….70

10.3.5 Замечания о перекрывающихся элементах………………………………………………….70

10.3.6. Модификация элементов……………………………………………………………………..70

10.3.7. Добавление и уничтожение срединных узлов элементов………………………………….71

11. Импорт твердотельных моделей…………………………………………………………………71



11.1. Использование опции DEFAULT………………………………………………………………72

11.2. Импортирование IGES файлов с использованием опции DEFAULT………………………..74

11.3 Исправление топологии………………………………………………………………………….76

11. 4 Установка опций для рисования и печати зазоров…………………………………………….77

11.5 Уничтожение геометрических объектов……………………………………………………….78

11.6 Сшивание зазоров………………………………………………………………………………...78

11.7 Использование инструментов моделирования…………………………………………………80

11.9.   Использование инструментальных средств упрощения геометрии……………………….. 95

11.10.      Причины возникновения проблем импорта………………………………………………..95

11.11. Ограничения при выборе опции DEFAULT (по умолчанию)……………………………….95

11.12.  Использование опции ALTERNATIVE……………………………………………………….96

11.13 Руководящие принципы для использования опции ALTERNATIVE………………………..97













1. Порядок работы в ANSYS

ANSYS имеет много типов конечных элементов, предназначенных для статического анализа, нелинейного анализа, динамического анализа и т. д. Типичный анализ включает три стадии:

Построение модели;

Приложение нагрузок и решение;

Просмотр результатов.

TR NOPT

Main Menu > Solution> Analysis Option
Вид матрицы масс

UTILITY MENU > FILE > CHANGE JOBNAME

Ввести заголовок задачи можно командой  /TITLE
или через интерфейс:

UTILITY MENU > FILE > CHANGE TITLE

Этот заголовок будет появляться на графиках, распечатках и т. д. В качестве заголовка обычно указывается тип решаемой задачи, например «Linear static analyze  plate».

Визуальное определение особенностей

Следующая иллюстрация (Рис. 11.3) показывает некоторые  виды особенностей, которые могут служить источником ошибок при разбиении.


Рис. 11.3 Типичные объекты, которые могут служить источником ошибок при разбиении.
Рис 11.4 показывает результирующую сетку модели. Обратите внимание на быстрый переход от большого до малого размера  элементов, и нерегулярность сетки.
Рис. 11.4 Разбиение особенностей, показанных на рисунке 11.3
Следующие подразделы подробно описывают инструментальные средства для автоматического обнаружения малых особенностей, типа малых линий и поверхностей.
Обнаружение малых объектов.
Малые объекты могут давать ошибки при разбиении. ANSYS  имеет набор команд рисования и печати, чтобы помочь вам распознать такие особенности. Каждая команда  имеет ряд  опций, которые вы можете использовать, чтобы определить, что составляет "малый" объект. Например, если вы ищете малые линии, используйте команду SLSPLOT
(MAIN MENU > Preprocessor-Modeling-> SIMPLIFY > SMALL LINES)
и вы используете опцию FACTOR в качестве критерия  поиска, ANSYS будет рисовать все линии, чья длина  меньше, чем выбранное значение, средняя длина линий модели. Таким образом, устанавливая большее значение VALUE, это приводит к  рисованию более длинных линий.
Распознавание малых объектов

Действие		Команда		Интерфейс
Распознавание малых линий		SLSPLOT		MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >-DDETECT/DISPLAY-SMALL LINES
Распознавание малых контуров		SLPPLOT		MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >-DDETECT/DISPLAY-SMALL LOOPS
Распознавание малых поверхностей:		SARPLOT		MAIN MENU > PREPROCESSOR >-MODELING>-SIMPLIFY >-DDETECT/DISPLAY-SMALL AREAS

Следующий рисунок показывает пример проявления малых особенностей.






Рис 11.5  Результат работы команды SLFPLOT, показывающий малые контуры.
После обнаружения объектов, вы можете использовать инструментальные средства упрощения геометрии, для удаления этих объектов. Применяются следующие методы для удаления таких объектов.

VMESH

Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Mesh>Volumes-Mapped>4 to 6 sided
Main Menu > Preprocessor >-Meshing – Mesh>Volumes-Free
См. раздел 5.3 и 5.5 о специальных процедурах разбиения объемов
5.2 Разбиение балочных элементов с узлами ориентации
Вы можете назначать точки ориентации в качестве атрибутов линии для разбиения балок так же, как вы назначаете набор реальных констант или номер набора материала. Точки ориентации независимы от линии, которая должна разбиваться. Основываясь на местоположении этих точек, ANSYS автоматически создаст узлы ориентации наряду с балочными элементами. Разбиение линий, с автоматической генерацией узлов ориентации поддерживается для элементов типа BEAM4, BEAM24, BEAM44, BEAM161, BEAM188, и BEAMT89.

Действие		Команда		Интерфейс
Назначение точки ориентации в качестве атрибута линии

    Нейросети: Нейролингвистика - Логика

• Нейросети
  
• Теория нейросетей
  
• Справочник по нейросетям
  
• Софт для нейросети
  
• ANSYS - нейросеть
  
  
• Обучение нейросети
  
• Классификация нейросетей
  
• Искуственный интелект и нейросети
  
• Финансы и нейросети
  
• Железо нейросети
  
  
• Построение нейросети
  
• Инструменты нейросети
  
• Применение нейросетей
  
• Нейросетевой анализ
  
  
• Нейролингвистика
  
• Нейролингвистика на практике
  
• Нейролингвистическое программирование
  
  
• Логика
  
• Нечеткая логика
  

---

---