3. Выполнение расчёта

После создания конечно-элементной сетки и наложения граничных условий выбираем команду Анализ/Расчёт, при этом запускается процесс формирования систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) и их решения. Доступ к команде Расчёт можно также получить из контекстного меню соответствующей задачи в дереве задач (рис.10). Режимы для формирования СЛАУ и их решения выбираются автоматически процессором T-FLEX Анализ.

Рис.10

После нажатия ЛКМ происходит расчет (рис. 12).

4. Просмотр результатов расчёта

Результаты расчёта отображаются в дереве задач. Доступ к результатам обеспечивается из контекстного меню для задачи, выбранной в дереве задач по команде «Открыть» или «Открыть в новом окне», а также по двойному щелчку ЛКМ (рис.13а). Распределение сил воздействия можно определить по цвету: красный показывает наибольшее воздействие, синий – наименьшее (рис.13а).

Рис.12

Визуализация результатов осуществляется в отдельном 3D окне T-FLEX CAD. Одновременно может быть открыто несколько окон с результатами одной или разных задач.

а) доступ к результатам б) результаты моделирования

Рис.13.

Управление отображением сеточной модели. В окне визуализатора пользователь может задать различные варианты вывода результатов расчёта – с сеткой или без сетки; отображать ли контур исходной детали и других тел, присутствующих в сборке; отображать ли деформированное состояние; анимировать ли изображение и т.п.

Двойным кликом ЛКМ в окне результатов или в команде «Свойства» контекстного меню откройте окно «Параметры окна результатов расчета», в котором включите флажок фоновой анимации. Фоновая анимация позволяет увидеть процесс деформации в движении. Для наглядности можно включить видимость сетки (рис.14).

Рис.14

5. Выбор оптимальной сетки.

Качество получаемого решения задачи статического анализа зависит от формы конечных элементов и степени дискретизации исходной геометрической модели.

Форма конечных элементов. Элементы, образующие сеточную модель, должны быть близки по форме к равносторонним. В противном случае результаты моделирования могут иметь недостаточную точность. Поэтому необходимо визуально контролировать «качество» построенной конечно-элементной модели, добиваясь по возможности более однородного распределения формы образующих сетку элементов.

Степень дискретизации исходной геометрической модели, т.е. «густота» конечно-элементной сетки. Более мелкое разбиение даёт лучшие по точности результаты. Но аппроксимация модели большим количеством маленьких конечных элементов приводит к системе алгебраических уравнений большого порядка, что существенно сказывается на скорости выполнения расчёта.

Оценить качество конечно-элементной модели можно последовательным решением нескольких задач с различными возрастающими степенями дискретизации. Если решение (например, максимальные перемещения и напряжения) перестают заметно меняться при использовании более густой сетки, то можно считать, что достигнут оптимальный уровень дискретизации и дальнейшее увеличение дискретизации сетки нерационально.

В программе имеется возможность изменять степень дискретизации сетки в зависимости от положения бегунка шкалы «грубее - точнее» (рис.15).

Рис.15

Задание

Меняя точность сетки по всем возможным положениям шкалы 1 ― 5, подберите оптимальную сетку для трех деталей Брусок, Бобышка (рис.16) и Уголок (рис.17). Результаты представьте в виде таблицы, обоснуйте выбор оптимальной сетки для каждой детали и сделайте вывод о зависимости степени дискретизации от сложности детали (пример оформления в Приложении 1).

Рис.16 Бобышка

Рис.17 Уголок

6. Анализ результатов расчета

Основная цель статического прочностного анализа конструкций заключается в оценке напряжённого состояния конструкции, находящейся под действием не изменяющихся во времени (статических) силовых воздействий. Эта оценка напряжённого состояния выполняется с целью проверки принятых конструкторских решений на условие прочности.

После успешного расчёта задачи необходимо проанализировать результаты расчётов, чтобы сделать заключение о вероятной статической прочности конструкции по результатам конечно-элементного моделирования. В большинстве случаев для этого достаточно трёх типов результатов – перемещений, напряжений и коэффициента запаса по напряжениям.

Последовательность действий по оценке результатов конечно - элементного моделирования:

1. Анализ перемещений. В дереве задач из контекстного меню по команде «Открыть» или «Открыть в новом окне» откройте результат «Перемещения, модуль». Визуально оцените характер деформированного состояния конструкции. Контроль за перемещениями необходим для того, чтобы проверить правильность приложенных нагрузок и убедиться, что в результате решения систем уравнений было найдено корректное решение. Если результаты анализа перемещений показывают, что характер деформированного состояния конструкции соответствует ожидаемому, можно перейти к следующему шагу.

2. Анализ напряжений. Откройте результат «Напряжения эквивалентные». Визуально оцените характер рассчитанных эквивалентных напряжений. Градиенты напряжений отображаются цветовыми переходами.

По результату «Эквивалентные напряжения» пользователь может определить, в каких местах и элементах конструкции возникают наибольшие напряжения.

3. Оценка запаса прочности. Открываем результат «Коэффициент запаса по напряжениям».

Коэффициент запаса по напряжениям – специальный вид результата, представляющий собой отношение допускаемых напряжений к эквивалентным напряжениям для материала модели. Допускаемое напряжение материала задаётся в характеристиках материала в стандартной библиотеке T-FLEX CAD.

В качестве допускаемого напряжения для пластичных материалов выбирается предел текучести. По умолчанию результат отображается в логарифмическом масштабе шкалы с целью уменьшения разброса цветовых градиентов. Если отношение допускаемого и расчётного напряжений приближается к единице, или меньше её, условие прочности перестаёт выполняться и, следовательно, в конструкцию необходимо вносить изменения.

В верхней части окна над шкалой результата находится минимальный коэффициент. Его значение говорит о том, во сколько раз максимальное напряжение меньше предельных в самом слабом месте этой детали при данной нагрузке.

Для деталей Бобышка и Уголок задайте несколько нагружений, составьте таблицу значений КЗ при разных нагрузках и график его изменения в зависимости от приложенной силы. Определите силу, которой нужно нагрузить деталь Уголок, чтобы достигнуть 100-кратный запас прочности по КЗ и оформите результаты. (Пример приведен в Приложении 1).