книги / САПР изделий из композиционных материалов. Моделирование процессов деформирования и разрушения в среде ANSYS

Main Menu Preprocessor Operate Overlap Volumes.

Рис. 2.27. Пример операции перекрытия линий

Рис. 2.28. Пример операции перекрытия поверхностей

Рис. 2.29. Пример операции перекрытия тел

2.2.3.8. Операции перекрытия разделенных объектов

Операции перекрытия разделенных объектов действуют так же, как и операции перекрытия, но при этом из исходного набора объектов сохраняются объекты, не попадающие в наложение. Операции перекрытия разделенных объектов применяются к однородным наборам объектов.

51

Используются следующие булевы команды перекрытия разделенных объектов:

– перекрытие линий с разделением (рис. 2.30); команда LPTN; меню:

Main Menu Preprocessor Operate PartitionLines;

Рис. 2.30. Пример операции перекрытия линий с разделением

– перекрытие поверхностей с разделением (рис. 2.31); команда APTN; меню:

Main Menu Preprocessor Operate PartitionAreas;

Рис. 2.31. Примеры операции перекрытия поверхностей с разделением

– перекрытие тел с разделением (рис. 2.32); команда VPTN; меню:

Main Menu Preprocessor Operate PartitionVolumes.

Рис. 2.32. Пример операции перекрытия тел с разделением

52

2.2.3.9. Операции склейки

Операция склейки применяется, когда однородные объекты соприкасаются или между ними есть небольшой зазор, регламентируемый параметром Tolerance (команда BTOL). В результате склейки компоненты сохраняют свою индивидуальность (не объединяются), но становятся связанными в замкнутую геометрическую модель.

Используются следующие булевы команды склейки объектов:

– склейка линий (рис. 2.33); команда LGLUE; меню:

Main Menu Preprocessor Operate Glue Lines;

Рис. 2.33. Пример операции склейки линий

– склейка линий (рис. 2.34); команда AGLUE; меню:

Main Menu Preprocessor Operate Glue Areas;

Рис. 2.34. Пример операции склейки поверхностей

– склейка линий (рис. 2.35); команда VGLUE; меню:

Main Menu Preprocessor Operate Glue Volumes.

Рис. 2.35. Пример операции склейки тел

53

ГЛАВА 3 ПОСТРОЕНИЕ СЕТОЧНОЙ МОДЕЛИ

В основе сеточной модели лежит, как правило, геометрическая модель. В ряде случаев возможно создание конечно-элементной модели без построения геометрической модели, как это показано в прил. 1−4.

Процедура генерации сети узлов и элементов состоит из трех главных этапов:

1.Установка атрибутов конечных элементов.

2.Установка опций сети.

3.Генерация сети.

Второй этап не всегда необходим, потому что заданное по умолча- нию средство управления сети соответствует многим моделям. Если никакое средство управления не определено, программа будет использовать настройки команды DESIZE по умолчанию.

Перед генерацией сеточной модели важно определить, каким способом будет создана модель. В программе предусмотрены два способа генерации сеточной модели: метод свободного разбиения (Free) и метод упорядоченного (Mapped) разбиения (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Пример разбиения: à − свободного; á − упорядоченного

55

Свободное разбиение предназначено для построения конечно-эле- ментной сети на объектах сложной геометрии. Оно не накладывает жестких ограничений на геометрию модели, и сеть в результате получается неупорядоченной. Кроме того, сеть, полученная таким способом, может содержать элементы различной формы.

При «ручном» (Mapped) или отображенном разбиении сеть не обязательно будет упорядоченной. В этом случае задаются параметры разбиения, как правило, на объектах геометрической модели. При этом есть ограничения на форму (Shape) элемента: для плоской модели возможны треугольные или четырехугольные формы, для объемной модели − только гексаэдральная (hexahedron) форма КЭ.

3.1. Назначение атрибутов конечного элемента

Перед генерацией сети необходимо назначить атрибуты КЭ:

– выбрать тип КЭ, соответствующий модели и постановке задачи. Команда ЕТ; меню:

Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete;

– установить опции КЭ. Команда Keyopt; меню:

Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/DeleteOptions;

–определить набор вещественных констант. Команда R; меню:

Main Menu Preprocessor Real Constants;

–описать свойства материала (среды). Команды MP или TB; меню:

– описать геометрические характеристики сечения (только для балочных элементов типа BEAM188 и BEAM189). Команды SECTYPE и SECDATA; меню:

Main Menu Preprocessor Sections.

Назначенные таким образом атрибуты сформируются в таблицу атрибутов КЭ. Просмотреть атрибуты можно с помощью команд ETLIST, RLIST, MPLIST, CSLIST, SLIST или меню:

56

3.2. Назначение атрибутов сети на объектах геометрической модели

Перед генерацией сети рекомендуется назначить атрибуты КЭ на объектах геометрической модели. К назначаемым атрибутам относятся: номер набора свойств материала или среды, номер вещественной константы, номер типа КЭ, номер элементной системы координат, номер секции описания геометрических характеристик сечения. При решении задач механики неоднородных сред удобно формировать геометриче- скую модель в виде подобластей, соответствующих компонентам структуры (волокно, включение и т.п.), а затем назначить этим подобластям соответствующие атрибуты, прежде всего номера материалов; использование различных типов КЭ для разных подобластей не рекомендуется. При назначении атрибутов КЭ для объектов геометрической модели используйте следующие методы:

–назначение атрибутов КЭ ключевым точкам. Команда KATT; меню:

Main Menu Preprocessor AttributesDefine All Keypoints, Main Menu Preprocessor AttributesDefine Picked KPs;

–назначение атрибутов КЭ линиям. Команда LATT; меню:

Main Menu Preprocessor AttributesDefine All Lines, Main Menu Preprocessor AttributesDefine Picked Lines;

–назначение атрибутов КЭ поверхностям. Команда AATT; меню:

Main Menu Preprocessor AttributesDefine All Areas, Main Menu Preprocessor AttributesDefine Picked Areas;

–назначение атрибутов КЭ телам. Команда VATT; меню:

Main Menu Preprocessor AttributesDefine All Volumes, Main Menu Preprocessor AttributesDefine Picked Volumes.

Такой способ назначения атрибутов КЭ имеет преимущество: при очистке сети по различным причинам, например при редактировании геометрической модели, установки сохраняются при последующей регенерации сети.

Другой способ − назначение атрибутов по умолчанию. Эти установки действуют на подобластях, где не назначены атрибуты на геометриче- ских объектах, или на выбранных элементах, если сеть уже сгенерирована. При очистке сети атрибуты по умолчанию удаляются. Назначить атрибуты по умолчанию можно с помощью команд TYPE, REAL, MAT, ESYS, SECNUM или меню:

57

Одной из особенностей программы является автоматический выбор надлежащего типа КЭ, если в модели используется несколько типов КЭ, например при операции экструзии плоской сеточной модели в объемную (рис. 2.1). При этом соответствующие типы КЭ должны быть внесены в список элементов, но перед генерацией сети нет необходимости активировать соответствующий тип − программа выберет сама сообразно размерности и формы КЭ. Эта особенность справедлива для следующих операций генерации сети и экструзии: KMESH, LMESH, AMESH, VMESH, FVMESH, VOFFST, VEXT, VDRAG, VROTAT и VSWEEP.

3.3. Назначение опций сеточного генератора и управление процессом построения сети

Кроме назначения атрибутов КЭ параметры управления процессом построения сети включают:

–уровень плотности сети (SmartSizing);

–средний размер КЭ в терминах длины ребра;

–форма элемента;

–способ генерации сети;

–очистка сети;

–локальное сгущение (или разрежение) сети без перестройки сеточ- ной модели на остальных подобластях.

3.3.1. Уровень плотности сети

При «свободном» методе генерации сети на подобластях, где не назначены атрибуты КЭ, программа руководствуется заданным уровнем плотности сети в диапазоне от 1 (повышенная плотность) до 10 (разреженная, грубая сеть); по умолчанию установлен шестой уровень. Зачастую для получения адекватной сеточной модели достаточно установить нужный уровень плотности сети и оценить полученную сеточную модель визуально. Алгоритм триангуляции основан на оценке длины и кривизны контурных линий: если назначить одина-

58

ковое число разбиений на линиях, то на коротких линиях и линиях с малым радиусом автоматически получается более плотная сеть, как на потенциальных концентраторах напряжений (в структурном анализе). Кроме того, программа создает плавный переход при сгущении сети. На рис. 3.2 приведен пример разбиения конструкции при заданных уровнях плотности сети.

Рис. 3.2. Сеточные модели с разным уровнем плотности сети: à − 6; á − 10; â − 2

Для назначения уровня плотности сети используйте команду SMRTSIZE или меню:

Main Menu Preprocessor Attributes Size Cntrls SmartSize Basic

3.3.2. Опции сеточного генератора

Другое средство управления глобальными параметрами сети − назначение опций разбиения (рис. 3.3):

Main MenuPreprocessorAttributesSize Cntrls → SmartSizeAdv Opts.

Диалоговое окно включает следующие параметры:

–средний размер КЭ в терминах длины ребра (SIZE);

–масштабный коэффициент (FAC), устанавливается только при зна- чении SIZE = 0;

–параметр управления степенью сгущения или разряжения сети во внутренней части поверхностей (EXPND);

59

Рис. 3.3. Диалоговое окно описания параметров разбиения

–параметр управления плавностью перехода от плотной сети на границах к более грубой сети во внутренней части поверхностей (TRANS);

–максимальный угол при вершине КЭ низкого (ANGL) и высокого (ANGH) порядка при построении сеточной модели на криволинейных границах;

–анализ коротких линий и малых углов в геометрической модели (SMHLC, SMANC);

–максимальное число итераций при построении сети (MXITR);

В табл. 3.1 приведены значения аргументов для h- è p-элементов при использовании команды SMRTSIZE для уровней плотности сети, указанных в первой колонке.

60