6.2.2. Основные способы и приемы создания моделей, содержащих объемные конечные элементы

Модели, содержащие объемные конечные элементы, можно создавать различными способами, причем как в автоматизированном, так и в неавтоматизированном («ручном») режимах. Неавтоматизированный режим в настоящем издании книги не рассматривается, поскольку он не нашел применения ???шщ трудоемкости и ограниченности. Здесь мы не будем также касаться создания объемных моделей с использованием различных примитивов (параллелепипед толстостенная труба и т. л.), т. к. в версии 9.0 имеются более совершенные средства и инструменты. С неавтоматизированным режимом и процессом создашь объемных моделей с помощью примитивов можно ознакомиться в [9].

Для построения сложных моделей в редактор АРМ Structure3D введены специальные инструменты формирования объемных элементов. К ним относятся:

выталкивание;

создание полярного массива.

С помощью этих инструментов можно создавать объемные элементы из пластин путем выталкивания последних в заданном направлении, подобно том) как пластины создавались с помощью выталкивания вспомогательной стержневой модели.

Получающиеся объемные элементы, разумеется, зависят от типа пластин участвующих в их создании. Так, при выталкивании треугольных пластин может быть получены шестиузловые объемные конечные элементы (треугольные призмы), а четырехугольных пластин -- восьмиузловые (гексаэдр).

Рассмотрим эти операции более подробно на конкретных примерах.

6.2.2.1. Создание объемной модели лопатки турбины с помощью операции выталкивания

Объемные элементы могут формироваться с помощью операции «Вытолкнуть», причем как в упрощенном варианте умножения контура, рассмотренным выше в нескольких примерах (п. 2.3.2.2), так и в более совершенном рассматриваемом r этом разделе.

В расширенном варианте операция «Вытолкнуть» позволяет производит выталкивание, причем с введением масштабного коэффициента, относительно какой-либо оси, привязанной к узлу, а также поворот секций выталкиваемого объекта на заданный угол вокруг той же оси. Наличие таких возможностей значительно расширяет класс объектов, которые могут быть построены с помощью редактора АРМ Structure3D.

Замечание. Напоминаем, что если при задании вектора выталкивания не привязывать его к какому-либо узлу, то возможности по заданию масштабного коэффициента л угла поворота будут отсутствовать.

В качестве примера рассмотрим процесс создания модели лопатки турбины с помощью инструмента «Вытолкнуть». По условию лопатка имеет монотонно изменяющееся сечение, кроме того, она «закручена» на определенный угол.

Построение модели лопатки начинаем с изображения ее поперечного сечения (рис. 6.15), затем делаем разбиение сечения на пластинчатые конечные элементы и, наконец, выполняем операцию выталкивания сечения. Операцию

Рис. 6.15. Поперечное сечение лопатки турбины

выталкивания проводим с учетом масштабного коэффициента и угла закручивания, для того чтобы можно было адекватно описать монотонное изменение геометрических размеров и угла поворота конечного сечения по отношению к начальному. И масштабный коэффициент, и угол поворота задаются относительно вектора умножения, привязанного к какому-либо узлу. В рассматриваемом примере им служит узел, располагающийся вблизи центра масс сечения (на рис. 6.15 он выделен цветом). Для выполнения операции выталкивания предварительно выделим все не обходимые пластинчатые элементы, а потом нажмем кнопку «Вытолкнуть»

Рис. 6.16. Задание параметров выталкивания в диалоговом окне « Выталкивание»

на инструментальной панели «Инструменты» (меню «Инструменты», пункт «Выталкивание»). После перехода в этот режим необходимо построить вектор выталкивания, аналогичный вектору умножения, но привязанный к конкретному узлу. После введения вектора выталкивания открывается диалоговое окно «Выталкивание» (рис. 6.16).

Выталкивание (а также масштабирование и поворот конечного сечения относительно начального) осуществляем относительно выделенного узла (см. рис.6.15), который является одновременно и центром масштабирования, и центром поворота. Величина, стоящая в поле «Число секций», определяет количество элементов разбиения в направлении выталкивания. Количество элементов разбиения в направлении других координат зависит от параметров разбиения пластин исходного сечения.

Замечание. Величины масштабного коэффициента и угла закручивания, заносимы; в соответствующие поля ввода диалогового окна «Выталкивание», относятся к создаваемой части модели целиком (всем ее создаваемым секциям), а не к одной секции.

Полученная в результате данной операции объемная модель лопатки показана на рис. 6.17.

Рис. 6.17. Объемная модель лопатки турбины, полученная с помощью операции выталкивания

Напомним, что для того чтобы осуществить расчет объемной модели конструкции на прочность, из нее необходимо предварительно удалить вспомогательные элементы (стержни, пластины), а также задать опоры, приложить нагрузки и т. д.

Замечание. Операция «Вытолкнуть» может применяться не только для создания объемных элементов. При работе со стержневыми и оболочечными моделями также есть возможность производить выталкивание объекта с введением масштабного коэффициента и угла поворота.