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

1. Установить опции разбиения. Команда EXTOPT; меню:

Main Menu Preprocessor -Meshing-Mesh -Volume Sweep-Sweep Opts.

2. Генерировать сеточную модель. Команда VSWEEP; меню:

Main MenuPreprocessor-Meshing-Mesh -Volume Sweep-Sweep.

Другие способы построения сеточной модели рассмотрены более подробно в главе 3. Ниже приведены другие операции с телами:

–копирование тел. Команда VGEN; меню:

Main Menu Preprocessor Copy Volumes,

Main Menu Preprocessor Move / Modify Volumes;

–создание тел путем зеркального отображения исходного набора тел относительно одной из плоскостей, образуемых триадой СК. Команда VSYMM; меню:

Main Menu	Preprocessor		Reflect	Volumes;
– перемещение тел или преобразование их координат в другой СК.
Команда VTRAN; меню:
Main Menu	Preprocessor		Move / Modify		Transfer Coord
Volumes;
– создание листинга всех активных или выбранных тел. Команда
VLIST; ìåíþ:
Utility Menu	List	Volumes,
Utility Menu	List	Picked Entities		Volumes;
– отображение в графическом окне активных тел. Команда VPLOT;
ìåíþ:
Utility Menu	Plot	Volumes,
Utility Menu	Plot	Specified Entities		Volumes.

–отбор тел. Команда VSEL; меню:

Utility Menu Select Entities;

–удаление тел, не связанных с сеточной моделью. Команда VDELE; меню:

Main Menu Preprocessor Delete Volumes and Below. Main Menu Preprocessor Delete Volumes Only.

Примечание. Другие способы создания тел с использованием геометрических примитивов и булевых операций рассмотрены в разд. 2.2. Все операции по переопределению, изменению и удалению тел не могут быть применены к телам, являющимся частью сеточной модели. В этих

31

случаях перед применением, например, операции удаления тел необходимо очистить (Clear) модель от сети.

2.2. Нисходящее проектирование

При нисходящем проектировании предполагается, что геометриче- ские объекты высокого уровня уже существуют либо используются геометрические примитивы (поверхностные или объемные) из арсенала ANSYS. Основным инструментарием при нисходящем проектировании являются булевы операции, позволяющие построить модель сложной формы на основе геометрически более простых объектов.

2.2.1. Поверхностные типовые элементы

Все поверхностные примитивы строятся в рабочей плоскости (WP). К ним относятся поверхности в виде прямоугольника, круга или кругового сегмента, правильного или произвольного плоского многоугольника.

2.2.1.1. Способы создания прямоугольной поверхности:

–в произвольном месте рабочей плоскости. Команда RECTNG; меню:

Main Menu Preprocessor Create Rectangle By Dimensions;

–по координатам диагонально расположенных углов. Команда BLC4; меню:

Main Menu Preprocessor Create Rectangle By 2 Corners;

– по координатам центра и угла. Команда BLC5; меню:

Main Menu Preprocessor Create Rectangle By Centr & Cornr.

2.2.1.2. Способы создания круговой поверхности или поверхности в виде кругового сегмента:

– создание круговой поверхности, центрированной относительно начала координат WP. Команда PCIRC; меню:

Main Menu Preprocessor Create Circle By Dimensions;

– создание круговой поверхности в произвольном месте WP. Команда CYL4; меню:

32

Main Menu Preprocessor Create Circle Annulus (кольцо), Main MenuPreprocessorCreateCirclePartial Annulus (незамкнутое кольцо),

Main Menu PreprocessorCreate CircleSolid Circle (сплошной круг);

– создание круговой поверхности по диаметрально противоположным точкам. Команда CYL5; меню:

Main Menu Preprocessor Create Circle By End Points.

2.2.1.3. Способы создания поверхности в виде правильного многоугольника:

– Создание поверхности в виде правильного многоугольника, центрированного относительно начала координат WP. Команда RPOLY; меню:

Main MenuPreprocessorCreatePolygon By Circumscr Rad (по радиусу описанной окружности и числу сторон),

Main Menu PreprocessorCreate Polygon By Inscribed Rad (по радиусу вписанной окружности и числу сторон),

Main Menu Preprocessor Create Polygon By Side Length (по длине стороны);

– создание поверхности в виде правильного многоугольника в произвольном месте WP. Команда RPR4; меню:

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.

В дополнение к правильным многоугольникам, описанным выше, можно создать произвольную многоугольную поверхность в рабочей плоскости, используя команды PTXY и POLY (соответствующих меню в графическом пользовательском интерфейсе не существует).

Примечание. При определении сегмента дуги плоского или объемного примитива параметры THETA1, THETA2 не определяют начальные и конечные углы сектора; сектор дуги начинается под алгебраически меньшим углом, простирается в положительном угловом направлении

33

(против часовой стрелки, от оси X ê îñè Y) и заканчивается под большим углом (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Пример независимого позиционирования параметров значений угловых координат

âкомандах

2.2.2.Объемные типовые элементы

Объемные примитивы, за исключением тора, связаны по топологии с поверхностными примитивами, а значит, их основания лежат в рабочей плоскости. Для требуемого позиционирования в пространстве создаваемого объекта можно его построить в текущем состоянии WP, а затем перенести и повернуть объект в нужное положение или заранее правильно перенести центр WP и сориентировать оси WP. К объемным примитивам относятся: блок, цилиндрическое тело, призма, шар, конус и тор.

2.2.2.1. Способы создания блока («кирпич»)

– создать блок с основанием в произвольном месте WP; команда BLOCK; меню:

Main Menu Preprocessor Create Block By Dimensions;

– создать блок по координатам диагонально расположенных углов основания и высоте; команда BLC4 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Block By 2 Corners & Z;

34

– создать блок по координатам центра и угла и высоте; команда BLC5 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Block By Centr,Cornr,Z.

2.2.2.2. Способы создания цилиндрического тела

– создать цилиндрическое тело, круговое основание которого центрировано относительно начала координат WP; команда CYLIND или меню:

Main Menu Preprocessor Create Cylinder By Dimensions;

– создать цилиндрическое тело с круговым основанием в произвольном месте WP; команда CYL4 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Cylinder Hollow Cylinder, Main Menu Preprocessor Create Cylinder Partial Cylinder, Main Menu Preprocessor Create Cylinder Solid Cylinder;

– создать цилиндрическое тело с круговым основанием по диаметрально противоположным точкам; команда CYL5 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Cylinder By End Pts & Z.

2.2.2.3. Способы создания призмы

– Создать призму с основанием в виде правильного многоугольника, центрированного относительно начала координат WP; команда RPRISM или меню:

Main Menu Preprocessor Create Prism By Circumscr Rad, Main Menu Preprocessor Create Prism By Inscribed Rad, Main Menu Preprocessor Create Prism By Side Length;

–создать призму с основанием в виде правильного многоугольника

âпроизвольном месте WP. Команда RPR4 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Prism Hexagonal, Main Menu Preprocessor Create Prism Octagonal, Main Menu Preprocessor Create Prism Pentagonal, Main Menu Preprocessor Create Prism Septagonal, Main Menu Preprocessor Create Prism Square, Main Menu → Preprocessor Create Prism Triangular.

35

Для создания призмы с основанием в виде произвольного многогранника в рабочей плоскости используйте последовательно команды PTXY и PRISM (соответствующих меню в графическом пользовательском интерфейсе не существует).

2.2.2.4. Способы создания шара или шарового сегмента

– Создать шар, центрированный относительно начала координат WP. Команда SPHERE или меню:

Main Menu Preprocessor Create Sphere By Dimensions;

– создать шар с центром в произвольном месте WP. Команда SPH4 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Sphere Hollow Sphere (полый шар),

Main MenuPreprocessorCreateSphereSolid Sphere (сплошной шар). Создать шар по диаметрально противоположным точкам. Команда SPH5 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Sphere By End Points.

2.2.2.5. Способы создания конуса и конического сектора

– Создать коническое тело, круговое основание которого центрировано относительно начала координат WP. Команда CONE; меню:

Main Menu Preprocessor Create Cone By Dimensions;

– создать коническое тело с основанием в произвольном месте WP. Команда CON4 или меню:

Main Menu Preprocessor Create Cone By Picking.

2.2.2.6. Способ создания тора или тороидального сектора

Команда TORUS или меню:

Main Menu Preprocessor Create Torus.

Формат команды: TORUS, RAD1, RAD2, RAD3, THETA1, THETA2. Параметры RAD1, RAD2, RAD3 (в произвольном порядке) определяют внутренний (полость) и наружный радиусы сечения и главный радиус тора. В качестве примера на рис. 2.3 отображен результат действия команды: TORUS, 5,1,2,0,180. Всегда меньший из трех радиу-

36

Рис. 2.3. Тороидальный сектор

сов принимается за внутренний, а большие – за главные радиусы. Для создания сплошного тора в одной из позиций RAD2 или RAD1 нужно проставить нуль или пробел. Правило относительно углов THETA1, THETA2 рассмотрено выше. Если эти параметры опущены, строится замкнутый тор.

2.2.3. Создание модели с помощью булевых операций

Булева алгебра рассматривает множества, подмножества и такие действия над ними, как логическое объединение, логическое пересечение, логическое вычитание и др. В геометрическом моделировании объектами таких операций являются множества ключе- вых точек, линий, поверхностей, тел.

Булевы операции можно применять практически для любой твердотельной модели, создана ли она методом восходящего или нисходящего проектирования. Все твердотельные нагрузки и атрибуты КЭ должны быть переопределены после применения булевых операций.

2.2.3.1. Установка опций булевых операций

Перед использованием булевых операций следует установить их опции или, по крайней мере, знать, какие значения опций действуют по умолчанию. Изменение опций можно сделать с помощью команды BOPTN или меню:

Main Menu Preprocessor Operate Settings.

На рис. 2.4 приведены примеры действия команды BOPTN, Lab, Value с различными значениями опции Lab = KEEP. По умолчанию действует опция автоматического удаления исходного множества объектов после применения булевой операции.

Булевы операции не могут быть применены к сеточным моделям. Вы должны удалить конечно-элементную сеть на объекте перед выполнением булевой операции.

37

Рис. 2.4. Опции сохранения логической операции: à – с сохранением (á) – с удалением исходного множества объектов

Другие параметры настройки с помощью команды BOPTN, Lab,

Value:

− Lab = NWARN. Эта опция позволяет управлять предупреждающими сообщениями. Значение «0» приведет к предупреждающему сообщению, если булева операция не имеет результата. Значение «1» подавит все предупреждения или сообщения об ошибках, если булева операция не имеет результата. Значение «−1» позволит сообщения об ошибках, если операция Boolean не имеет результата. Значение по умолчанию − «0»;

−Lab = VERSION. Если загружаемый объект был создан в более ранней версии программы ANSYS, то перед считыванием файла для корректного выполнения булевых операций необходимо указать номер соответствующей версии, например, BOPTN, VERSION, RV51 (объект создан программой ANSYS, версия 5.1);

−Lab = DEFA. Эта опция сбрасывает текущие параметры настройки

êзначениям по умолчанию;

−Lab = STAT. Эта опция показывает текущее состояние настройки.

2.2.3.2. Операции пересечения

Пересечение определяет новый набор объектов, который является общим для всех первоначальных объектов, участвующих в операции. Другими словами, пересечение представляет область перекрытия двух

38

или больше объектов. Новый набор может иметь тот же самый уровень иерархии, что и первоначальные объекты, или более низкий уровень. Например, результатом пересечения двух линий может быть ключевая точ- ка (либо набор ключевых точек) или линия (набор линий). При этом по умолчанию исходный набор объектов автоматически удаляется.

Используются следующие булевы команды для построения пересечений: − пересечение линий (рис. 2.5); команда LINL* èëè ìåíþ:

Main Menu Preprocessor Operate IntersectCommon – Lines;

Рис. 2.5. Примеры пересечения линий

− пересечение поверхностей (рис. 2.6); команда AINA; меню:

Main Menu Preprocessor Operate IntersectCommon – Areas;

Рис. 2.6. Примеры пересечения поверхностей

* Имена команд образуются по правилу: LINL = L (Line) + IN (Intersect) + L (Line).

39

− пересечение тел (рис. 2.7); команда VINV или меню:

Main MenuPreprocessorOperateIntersectCommon – Volumes;

Рис. 2.7. Примеры пересечения тел

− пересечение линии с поверхностью (рис. 2.8); команда LINA; меню:

Main Menu Preprocessor Operate IntersectLine with Area;

Рис. 2.8. Примеры пересечения линии с поверхностью

Рис. 2.9. Пример пересечения поверхности с телом

40