4. Порядок выполнения работы

Все расчеты в работе выполняются с помощью программы ProFEM, работающей под управлением Windows 98 и выше. Этапы расчетов и описание элементов интерфейса программы ProFEM даны ниже.

1. Перед выполнением лабораторной работы студент должен ознакомиться с методическими указаниями.

2. Получить у преподавателя задание.

Пример рассчитываемой детали представлен на рисунке 13.4. Деталь нагружена сосредоточенной силой по оси симметрии. Поэтому сетку элементов можно строить для половины детали.

Y X 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 11 12 13 1 2 1 1 2 2

Рис. 13.4

Разбиение детали на фрагменты

3.Деталь предварительно разбивается на фрагменты, которые последовательно нумеруются k=1..Mf, где Mf – номер последнего фрагмента.

4. В каждом фрагменте задается восемь узлов (четыре узла в углах фрагмента и четыре - на сторонах). Каждому узлу присваивается номер j=1..Mn, где Mn – номер последнего узла.

5. Задаются X и Y координаты узлов фрагментов. В каждом фрагменте задается локальная система координат _k,_k. Номера j=1..Mn и координаты узлов записываются в таблицу 13.1.

Таблица координат узлов фрагментов (Mf=2, Mn=13)

Таблица 13.1

Номер узла j	Координаты узлов		Номер узла j	Координаты узлов
	Xj координата	Yj координата		Xj координата	Yj координата
1	0	2	8	4.2	4.2
2	0	4	9	1.86	0.78
3	0	6	10	5.5	2.25
4	0.78	1.84	11	2	0
5	2.36	5.47	12	4	0
6	1.41	1.4	13	6	0
7	2.77	2.76

6. Составляется матрица связности фрагментов.

Таблица соединения фрагментов Таблица 13.2

Номер фрагмента	Стороны фрагментов
	1	2	3	4
1	2	0	0	0
2	0	0	1	0

7. В каждом фрагменте задается количество разбиений (число строк и столбцов) и номера узлов фрагмента. Количество разбиений фрагмента зависит от требуемой точности вычислений напряженно-деформированного состояния и окончательно определяется после серии расчетов.

Таблица данных о разбиении фрагментов и связи глобальных и локальных номеров узлов Таблица 13.3

Номер фрагмента.	 строки	 столбцы	1	2	3	4	5	6	7	8
1	9	9	6	7	8	5	3	2	1	4
2	9	9	11	12	13	10	8	7	6	9

8. Запустить программу ProFEM - откроется окно меню (Рис. 13.5).

Рис.13.5.

Главное меню программы ProFEM

В меню « Файл » выбрать команду «Новый», после чего откроется диалоговое окно ввода данных о фрагментах (Рис. 13.6).

Рис. 13.6.

Диалоговое окно ввода данных о фрагментах

В начале вводят количество фрагментов и количество узлов. В колонках 1-4 левого поля Рис.13.6 вводят значения матрицы соединений таблицы 13.2, в колонках 5,6 количество разбиений и в колонках 7-14 глобальные номера узлов из таблиц 13.3. В правом поле Рис.13.6 вводят координаты узлов из таблицы 13.1. Для продолжения расчетов необходимо нажать кнопку «Ввод».

Введенные данные могут быть сохранены в файле. Для этого надо в меню «Файл» выбрать команду «Сохранить» или «Сохранить как».

9 . В меню «Фрагменты» выбрать команду «Вид», в результате откроется окно с графическим изображением рассчитываемой области, разбитой на фрагменты (Рис.13.7).

Рис. 13.7.

Диалоговое окно просмотра фрагментов

Если будут обнаружены ошибки, то в меню «Фрагменты» надо выбрать команду «Редактировать». В открывшемся окне «Данные о фрагментах» (Рис.13.6) исправить ошибки. После устранения ошибок перейти к следующему этапу.

10. В меню «Сетка» выбрать команду «Построить». Результаты построения сетки могут быть представлены в виде таблицы с помощью команды «Таблица» или в графическом виде с помощью команды «Вид» меню «Сетка». Графическое представление построенной сетки показано на рисунке 13.8.

Р ис. 13.8.

Диалоговое окно просмотра сетки элементов

К нопки «Узлы» и «Элементы» выводят или стирают соответствующие номера. В списке «Масштаб» можно выбрать масштабный коэффициент отображения сетки, который по умолчанию равен единице. Пример отображения сетки с масштабным коэффициентом 2 показан на рисунке 13.9.

Рис. 13.9.

Сетка элементов в увеличенном масштабе

Для построения другого варианта сетки, необходимо выбрать в меню «Фрагменты» команду «Редактировать», внести изменения в данные о фрагментах и повторить построение сетки. Результаты построения сетки могут быть представлены в табличной форме. Для этого в главном меню необходимо выбрать «Сетка», «Таблица».

11. После построения сетки можно перейти к расчету напряженно-деформированного состояния области (детали) при заданных граничных условиях (нагрузки и условий закрепления). По умолчанию установлено решение задачи о плоском напряженном состояние. Выбор плоского деформированного состояния выполняется соответствующей кнопкой. В строках ввода «Модуль упругости» и «Коэффициент Пуассона» задать необходимые значения и нажать кнопку «Ввести». После нажатия кнопки «Сборка» вычисляются матрицы жесткости элементов и глобальная матрица системы уравнений. Далее вводятся граничные условия, в качестве которых задают горизонтальные и вертикальные силы, и горизонтальные и вертикальные перемещения. В колонке 1 вводят номер узла, в колонке 2 – значение силы или перемещения. После нажатия кнопки «Решение» решается система уравнений, и определяются перемещения в узлах сетки.

Р ис.13.10

Диалоговое окно ввода свойств материала, граничных условий и решения системы уравнений

12 Для просмотра результатов в главном меню программы ProFEM необходимо выбрать «Задача», «Результаты», что приведет к открытию диалогового окна, показанного на рисунке 13.11. В левом поле необходимо выбрать выводимый параметр

Рис.13.11

Диалоговое окно результатов

Р езультаты могут быть представлены в графическом (кнопка

«Уровни») и табличном (кнопка «Таблица») виде.

Рис.13.12 Окно просмотра таблиц результатов

В левой таблице выводятся перемещения в узлах сетки. В правой таблице выводятся значения перемещений, деформаций и напряжений в элементах.