книги / Системы автоматизированного проектирования. Решение задач прочностного анализа с использованием пакета программ ANSYS 12

– задается и выполняется команда MSHAPE (рис. 22), где MSHAPE – название команды, KEY – ключ. Для разбиения на четырехугольные призматические элементы KEY = 0, для разбиения на треугольные пирамидальные элементы KEY = 1, рекомендуется в трехмерных задачах. Dimension – размерность, 2D – для двумерных задач, 3D – для трехмерных.

Рис. 22

Далее задается и выполняется команда MSHKEY (рис. 23). MSHKEY – название команды, KEY – ключ, для «свободного»

разбиения обычно применяется KEY = 0.

31

Рис. 23

Далее набирается команда VMESH (аналогично команде

AMESH).

Например, совокупность команд разбиения модели на конечноэлементную сеть может выглядеть следующим образом:

SMRTSIZE,1

MSHAPE,1,3D

MSHKEY,0

VMESH,all

Вопрос для самоконтроля: Каков самый детальный уровень разбиения на конечно-элементную сеть в SMRTSIZE?

32

6. ИСКЛЮЧЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ МОДЕЛИ И ЗАДАНИЕ ПРИЛОЖЕННЫХ НАГРУЗОК

Одной из особенностей метода конечных элементов является необходимость исключения возможных перемещений модели как перемещений твердого тела (точнее, наложение связей). Это означает, что должны быть заданы такие условия закрепления рассматриваемой модели, которые исключают все ее возможные перемещения по осям Х, Y и повороты в плоскости ХОY. В трехмерной задаче исключаются все возможные перемещения по осям X,Y,Z и вращения в плоскостях XOY, XOZ и YOZ. В противном случае решение не будет получено.

Этот этап решения задачи начинается с перехода в пакете программ ANSYS из модуля Preprocessor в модуль Solution (решение). Переход осуществляется набором в командной строке команды /SOLU с последующим нажатием Enter. Далее необходимо ввести тип решаемой задачи. В командной строке вводится ANTYPE, STATIC (тип решаемой задачи – статический), и нажимается Enter.

Исключение перемещений рекомендуется осуществлять следующим образом: задавать нулевые перемещения либо не менее чем трех точек по соответствующим осям, либо не менее чем одной линии и точки по соответствующим осям.

6.1. Исключение перемещений точек

Исключение перемещений точек осуществляется для узлов. Номера узлов можно узнать следующим образом. Все узлы нумеруются, как показано выше. При густой сетке разбиения увидеть конкретный узел и его номер затруднительно, поэтому производится увеличение (зуммирование) рассматриваемого участка конечноэлементной модели. В строке меню мышью выбирается опция plotСtrls, после щелчка мыши открывается панель, в которой выбирается опция Numbering. Открывается новая панель (рис. 24).

33

Рис. 24

На панели «галочкой» выбирается NODE node numbers, и надпись Off переключается в On. Для подробного рассмотрения участка выбирается в вертикальном ряду справа от экрана кнопка с изображением лупы (Zoom model), нажимается мышью, производится щелчок. При перенесении курсора мыши на изображение модели возникает изображение символа лупы с крестиком. Нужно мышью разместить его на интересующем нас участке и выбрать центр рамки, которая будет задавать увеличение. Выбор осуществляется щелчком мыши. Затем движением мыши установить размеры рамки, в которую будет помещен рассматриваемый участок. Далее снова щелкнуть мышью, и изображение в рамке будет увеличено до размеров экрана. Операция может быть проделана несколько раз. Для перехода в первоначальное состояние не экране справа достаточно нажать кнопку Fit View (в том же вертикальном ряду кнопок). Когда определены номера узлов, можно исключать перемещения в этих узловых точках. Для этого служит команда D. Синтаксис команды ис-

34

ключения перемещений в узловых точках можно увидеть, набрав в строке меню последовательность Help – Help Topics – Command Reference – D – D. Открывается панель с описанием синтаксиса коман-

ды (рис. 25).

Рис. 25

На рис. 25 D – название команды; NODE – номер узла, перемещение которого исключается; Lab – метка, задающая координату исключаемого перемещения (UX, UY, UZ); VALUE – значение (обычно равное 0) исключаемого перемещения.

В конечном итоге команда D, исключающая перемещения в узле 123 по оси Y, набирается в командной строке в следующем виде: D,123,UY,0. После этого нажимается Enter. На экран выводится модель c условным (в виде голубого треугольника) изображением исключенного перемещения. Для проверки правильности исключенных перемещений можно вывести список узловых перемещений. В строке меню выбирается мышью цепочка List, щелчок – Loads (нагрузки) – Dof Constraints (связи степеней свободы) – On All Nodes

35

(для всех узлов), щелчок мышью. В результате для всех введенных узлов выводится список с номерами узлов, осями, по которым исключены перемещения, и значениями перемещений. Удалить список можно, щелкнув мышью по красному крестику в правом верхнем углу списка.

6.2. Исключение перемещений линий

Для исключения перемещений линий используется команда DL. Синтаксис команды исключения перемещений линий можно увидеть, набрав в строке меню последовательность: Help – Help Topics – Command Reference – D – DL. Открывается панель с описанием синтаксиса команды (рис. 26).

Рис. 26

На рис. 26 DL – название команды; LINE – номер линии, перемещение которой исключается; AREA – номер области, которой принадлежит линия (рекомендуется набирать пробел и использовать

36

по умолчанию); Lab – метка, задающая координату исключаемого перемещения (UX, UY, UZ); VALUE1 – значение (обычно равное 0) исключаемого перемещения. В конечном итоге команда DL, исключающая перемещение линии 18 по оси Х, набирается в командной строке в следующем виде: DL,18, ,UX,0. После этого нажимается Enter. На экран выводится модель c условным изображением исключенного перемещения. Для проверки правильности исключенных перемещений можно вывести список перемещений линий. В строке меню выбирается мышью цепочка List, щелчок – Loads (нагрузки) – Dof Constraints (связи степеней свободы) – On All Lines (для всех линий), щелчок мышью. В результате для всех введенных линий выводится список с номерами линий, осями, по которым исключены перемещения, и значениями перемещений. Удалить список можно, щелкнув мышью по красному крестику в правом верхнем углу списка.

После исключения перемещений надо задать приложенные нагрузки. Для рассматриваемых задач практически все нагрузки можно задать как узловые силы (силы, приложенные в узловых точках) либо как поверхностные нагрузки (давления), приложенные на линиях. Моменты можно задать как пару узловых сил на определенном плече.

6.3. Исключение перемещений областей

Исключение перемещений областей аналогично исключению перемещений линий – используется команда DA. Синтаксис команды линий можно увидеть, набрав в строке меню последовательность

Help – Help Topics – Command Reference – D – DA. Открывается па-

нель с описанием синтаксиса команды.

На рис. 27 DA – название команды; AREA – номер области, перемещение которой исключается; Lab – метка, задающая координату исключаемого перемещения (UX, UY, UZ); VALUE1 – значение (обычно равное 0) исключаемого перемещения. В конечном итоге команда DA, исключающая перемещение области 18 по оси Х, набирается в командной строке в следующем виде: DA,18,UX,0. После этого нажимается Enter.

37

Рис. 27

На экран выводится модель c условным изображением исключенного перемещения. Для проверки правильности исключенных перемещений можно вывести список перемещений областей. В строке меню выбирается мышью цепочка List, щелчок – Loads (нагрузки) – Dof Constraints (связи степеней свободы) – On All AREAS (для всех областей), щелчок мышью. В результате для всех введенных линий выводится список с номерами областей, осями, по которым исключены перемещения, и значениями перемещений. Удалить список можно, щелкнув мышью по красному крестику в правом верхнем углу списка.

6.4. Задание узловых сил

При задании узловых сил в каждом узле (точке) задаваемая сила F раскладывается на три составляющие: FX, FY FZ.

Синтаксис команды задания перемещений в узловых точках можно увидеть, набрав в строке меню последовательность Help –

38

Help Topics – Command Reference – F – F. Открывается панель с опи-

санием синтаксиса команды (рис. 28).

Рис. 28

На рис. 28 F – название команды; NODE – номер узла, в котором задается сила; Lаb – метка, определяющая направление (координату) задаваемой силы (FX, FY,FZ); VALUE – значение силы (в Ньютонах).

В конечном итоге команда F, задающая силу, приложенную в узле 24 по оси Х, равную 2400 Н, набирается в командной строке в следующем виде: F,24,FX,2400. После этого нажимается Enter. На экран выводится модель c условным изображением приложенной силы. Номер узла определяется аналогично описанным в подразд. 4.2. Для проверки правильности заданных сил можно вывести список заданных сил. В строке меню выбирается мышью цепочка

List, щелчок – Loads (нагрузки) – Forces (силы) – On All Nodes (для всех узлов), щелчок мышью. В результате для всех введенных узлов выводится список с номерами узлов, осями, по которым заданы силы, и значениями сил. Удалить список можно, щелкнув мышью по

39

красному крестику в правом верхнем углу списка. Для задания другого компонента силы операция повторяется.

6.5. Задание поверхностных нагрузок

При задании поверхностных нагрузок надо принимать во внимание, что при поверхностной нагрузке, заданной как линейнораспределенная (в Н/м), ее пересчитывают в поверхностнораспределенную, заданную в Н/м². По умолчанию толщина рассматриваемой области в ANSYS составляет 1 единицу длины. Тогда ли- нейно-распределенная нагрузка численно совпадает с поверхностнораспределенной.

Поверхностная нагрузка задается командой SFL. Синтаксис команды задания перемещений в узловых точках можно увидеть, набрав в строке меню последовательность Help – Help Topics – Command Reference – S – SFL. Открывается панель с описанием синтаксиса команды (рис. 29).

Рис. 29

На рис. 29 SFL – название команды; LINE – номер линии, на которой задается нагрузка; Lab – метка, определяющая вид нагрузки,

40