41

Г Л А В А 4

Описание геометрии задачи

В этой главе описан процесс создания геометрической модели – одного из видов документов ELCUT, описывающего геометрию задачи. Модель содержит геометрические объекты и устанавливает связь между этими объектами и свойствами сред, источниками поля и граничными условиями.

Терминология

Вершина, ребро и блок - это три основных типа геометрических объектов, из которых строится модель в системе ELCUT.

Вершина - это точка на плоскости, координаты которой введены пользователем или вычислены автоматически как результат пересечения рёбер. Для каждой вершины Вы можете задать шаг дискретизации и метку. Величина шага дискретизации задает примерное расстояние между соседними узлами сетки конечных элементов поблизости от данной вершины. Метка вершины используется, к примеру, для задания линейного источника поля или нагрузки.

Ребро - отрезок прямой или дуга окружности, соединяющая две вершины, и не пересекающая другие рёбра модели. Если вновь создаваемое ребро проходит через существующую вершину, то будут созданы два новых ребра, соединенные в данной вершине. Если новое ребро пересекает существующие рёбра, то все точки пересечения станут вершинами, а пересекающиеся рёбра будут разбиты на части. В качестве первого шага при дискретизации области рёбра разбиваются на элементарные отрезки в соответствии с шагами, заданными в вершинах. Ребру может быть присвоена метка, например, для описания граничного условия.

42 Глава 4 Описание геометрии задачи

Блок - непрерывная, возможно неодносвязная, область, граница которой образована рёбрами и, возможно, изолированными вершинами. Блок может содержать отверстия, образованные замкнутыми или разомкнутыми цепочками рёбер или изолированными вершинами. Для описания физических свойств среды каждому блоку, входящему в расчетную область, должна быть присвоена метка. Помимо описания свойств среды метки блоков также используются для задания распределенных источников поля. Сетка конечных элементов создается в каждом блоке автоматически или с учетом шага дискретизации, заданного в отдельных вершинах. В непомеченных блоках расчет поля не производится независимо от того, построена ли в них сетка конечных элементов.

Метка - текстовая строка длиной от 1 до 16 символов, служащая для установления соответствия между геометрическими элементами модели и приписанными им физическими параметрами. Допускаются произвольные печатные символы, включая русские и латинские буквы, цифры, знаки препинания, пробел и другие символы. Не допускаются символы "*" и "?", метка не может начинаться с пробела, а пробелы в конце метки игнорируются. Заглавные и строчные буквы считаются различными.

Шаг дискретизации - имеющая размерность длины величина, сопоставленная вершине модели и задающая густоту сетки в прилегающей области. Задавая шаги дискретизации, можно управлять густотой сетки конечных элементов и, тем самым, точностью решения в тех или иных частях расчетной области.

Созданиегеометрическоймодели

Обычно создание модели происходит в три этапа:

•Построение геометрических объектов;

•Задание свойств, источников поля и граничных условий;

•Построение сетки конечных элементов.

Описывая геометрию модели, Вы задаете вершины и ребра, ограничивающие блоки (подобласти) с различными физическими свойствами. Вы можете создавать новые вершины и рёбра, перемещать, дублировать и удалять любые геометрические объекты. Для выполнения операций над несколькими объектами одновременно Вы можете использовать механизм выделения.

Свойства сред, источники и граничные условия задаются путем присвоения меток различным геометрическим объектам.

Терминология 43

Есть две возможности создания сетки конечных элементов для построенной модели:

•Первый подход, при котором автоматически создается гладкая сетка с плавным переходом от мелких элементов к более крупным, в зависимости от размеров геометрических объектов. Этот подход не требует от пользователя ввода какой-либо информации.

•Второй подход состоит в ручном задании размеров ячеек сетки. В этом случае Вам надо указать размеры ячеек в нескольких вершинах по Вашему выбору. Это значение автоматически распространится во все остальные вершины для получения достаточно гладкой сетки.

Создание нового ребра

Чтобы создать новые рёбра:

1.Выберите команду Режим вставки в меню Правка или в контекстном меню (правая кнопка мыши), либо нажмите клавишу INS для перехода в

режим вставки.

2.Используйте выпадающий список в панели инструментов модели для выбора типа новых рёбер (отрезок или дуга) и угла раствора дуги. Вы можете использовать имеющиеся в списке величины углов или ввести любое другое значение. Нулевой угол раствора обозначает отрезок прямой.

3.Перетащите курсор от начальной к конечной точке создаваемого ребра

мышью, удерживая нажатой её левую кнопку, либо с помощью клавиш ДВИЖЕНИЯ КУРСОРА при нажатой клавише SHIFT. Вы можете использовать существующие вершины в качестве концов нового ребра, либо создавать новые вершины заодно с созданием ребра. Если включен режим привязки к сетке, новые вершины создаются только в узлах координатной сетки.

4.Не забудьте выключить режим вставки, когда Вы закончите создание объектов - иначе можно легко создать нежелательные объекты!

Создание новой вершины

Чтобы создать новые вершины:

44Глава 4 Описание геометрии задачи

1.Выберите команду Режим вставки в меню Правка или в контекстном меню (правая кнопка мыши), либо нажмите клавишу INS для перехода в

режим вставки.

2.Убедитесь, что текущие параметры сетки привязки подходят для ввода координат узлов, которые Вы намерены создать.

3.Используя мышь или клавиши ДВИЖЕНИЯ КУРСОРА, поместите курсор в то место, где должна появиться новая вершина, и дважды щелкните левой кнопкой мыши или нажмите клавишу ENTER.

4.Не забудьте выключить режим вставки, когда Вы закончите создание объектов - иначе можно легко создать нежелательные объекты!

Или:

1.Выберите Добавить вершины в меню Правка.

2.Введите координаты новой вершины и нажмите кнопку Добавить. Повторяйте это до тех пор, пока хотите создавать новые вершины, а затем

3.Нажмите кнопку Закрыть.

Выделение объектов

Чтобы выделить геометрические объекты:

1.Убедитесь, что режим вставки выключен.

2.Щелкните мышью объекты, которые Вы хотите выделить, удерживая при этом нажатой клавишу SHIFT или CTRL, или переместите мышь с нажатой левой кнопкой так, чтобы слитно расположенные объекты оказались внутри получившейся рамки. В последнем случае выделенными окажутся только те объекты, которые целиком умещаются внутри рамки.

Вы можете также использовать команды Выделить всё и Отменить выделение в меню Правка или в контекстном меню. Заметим, что можно одновременно выделить объекты разных типов (блоки, рёбра и вершины).