Определение свойств конечных элементов
Следующий шаг – назначение свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model (модель) Property (свойства), входим в диалоговое окно «Define Property – Plate Element Type» (задание свойств для плоских оболочечных элементов). По умолчанию система предлагает определять свойства для элементов именно такого типа.
Рис.32. Окно задания свойств конечных элементов
В этом окне нажимаем кнопку Elem/Property Type … и входим в диалоговое окно Elem/Property Type (типы свойств элементов)
В нашем случае определяем свойства для объемных элементов. И выбираем тип конечного элемента – Axisymmetric (Осесимметричный). Этот элемент, используется для моделирования объемных тел вращения при условии осевой симметрии нагрузок и закреплений. Изображается как двумерный элемент, но в действительности является осесимметричным кольцом.
Рис.33. Выбор типа свойств конечных элементов
В разделе Volume Elements выбираем пункт Axisymmetric и нажимаем OK. На запрос системы «ОК то show Axisymmetric Axis in all Views» отвечаем Yes.
В появившемся диалоговом окне Define Property – AXISYMMETRIC Element Type вводим в поле Title наименование конечного элемента «axim», выбираем из раскрывающегося списка материал – сталь 1Х18Н10Т и нажимаем OK.
Рис.34. Задание свойств конечных элементов
На повторный запрос нажимаем Cancel .
Генерация конечно-элементной сетки
После определения свойств конечных элементов переходим к генерации конечно-элементной сетки.
В данной задаче для нас особый интерес представляет непосредственно сам сварной шов и место контакта шва с трубчатым элементом. Поэтому данную конструкцию можно разбить на элементы неравномерно, т.е. в сварном шве сделать сгущение сетки, а трубку и трубную решетку разбить на более крупные элементы. Разобьем конструкцию сварного соединения вручную, путем задания определенного количества элементов по каждой из кривых контура модели.
При помощи команд Mesh (сетка) | Mesh Control (управление сеткой) | Size Along Curve (размер вдоль кривой): выбираем нужные кривые в появившемся диалоговом окне (Рис.35.) и задаем число элементов и размещение узлов вдоль выбранных кривых в следующем диалоговом окне (Рис. 36.).
Рассмотрим пример разбиения конструкции, когда по каждой из граней сварного шва задается число элементов n=10, а трубка и трубная решетка разбивается в соответствии с этим условием, но так, чтобы расчет оказался наиболее точным и при этом наименее трудоемким для компьютера.
Разобьем кривую 1 на 40 элементов:
Рис.35. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривую 1)
Рис.36. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривой 1
В секции Mesh Size (размер сетки) выбираем опцию Number of Elements (число элементов ). При этом задается число элементов, на которое должны разбиваться кривые. В данном случае n = 40.
Разобьем кривые 2, 6 и 7 на 2 элемента каждую:
Рис.37. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривые 2, 6 и 7)
Рис.38. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривых 2, 6 и 7
Разобьем кривую 3 на 7 элементов:
Рис.39. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривую 3)
Рис.40. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривой 3
Разобьем кривую 5 на 23 элемента:
Рис.41. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривую 5)
Рис.42. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривой 5
Разобьем кривые 10, 11 и 12 на 30 элементов каждую:
Рис.43. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривые 10, 11 и 12)
Рис.44. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривых 10, 11 и 12
Разобьем кривую 8 на 8 элементов:
Рис.45. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривую 8)
Рис.46. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривой 8
Разобьем кривую 9 на 20 элементов:
Рис.47. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривую 9)
Рис.48. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривой 9
Разобьем кривые 4 и 13 на 10 элементов каждую:
Рис.49. Окно выбора кривых замкнутого контура (выбираем кривые 4 и 13)
Рис.50. Диалоговое окно задания параметров разбиения кривых 4 и 13
В результате выполненного разбиения получилась модель, представленная на Рис. 51.
Рис. 51. Схема разбиения контура сварного соединения
Разбиваем выделенную область (сварное соединение) на конечные элементы. Для этого сначала выполняем команду Geometry | Boundary Surface | From Curves. В появившемся диалоговом окне Entity Selection – Select Curve(s) on Closed Boundary (выбрать кривые замкнутого контура), а т.к. у нас получилось 3 замкнутых контура, то выполним:
Рис.52. Окно выбора кривых первого замкнутого контура
Рис.53. Окно выбора кривых второго замкнутого контура
Рис.54. Окно выбора кривых третьего замкнутого контура
Для выхода из команды нажимаем Cancel.
В результате получилась модель конструкции, состоящая из трех замкнутых контуров (Рис.55.)
Рис. 55. Модель из трех замкнутых контуров
Затем выполняем команду Mesh | Geometry | Surface. В появившемся диалоговом окне Entity Selection – Select Surfaces to Mesh назначаем ID = 1 (первый контур) и нажимаем OK.
Рис.56. Окно выбора метода поверхности разбиения первого контура
В следующем диалоговом окне Automesh Surfaces выбираем из раскрывающегося списка Property – axim, в разделе Mesher выбираем Tri (треугольные элементы) и жмем OK.
Рис.57. Окно выбора конечных элементов первого контура
Затем снова выполняем команду Mesh | Geometry | Surface. В появившемся диалоговом окне Entity Selection – Select Surfaces to Mesh назначаем ID = 2 (второй контур) и нажимаем OK.
Рис.58. Окно выбора метода поверхности разбиения второго контура
В следующем диалоговом окне Automesh Surfaces выбираем из раскрывающегося списка Property – Axisymmetric Element, в разделе Mesher выбираем Tri (треугольные элементы) и жмем OK.
Рис.59. Окно выбора конечных элементов второго контура
И снова выполняем команду Mesh | Geometry | Surface. В появившемся диалоговом окне Entity Selection – Select Surfaces to Mesh назначаем ID = 3 (третий контур) и нажимаем OK.
Рис.60. Окно выбора метода поверхности разбиения третьего контура
В следующем диалоговом окне Automesh Surfaces выбираем из раскрывающегося списка Property – Axisymmetric Element, в разделе Mesher выбираем Tri (треугольные элементы) и жмем OK.
Рис.61. Окно выбора конечных элементов третьего контура
После нажатия кнопки OK выполняется процесс автоматической генерации конечно-элементной сетки, который может занять несколько секунд в зависимости от быстродействия компьютера. После окончания процесса конструкция будет разбита на 2158 элементов с количеством узлов - 1178.
На экране монитора получаем схему разбиения конструкции на конечные элементы (Рис.62.).
Рис.62. Конечно-элементная модель конструкции
Общее число элементов –2158.
Общее число узлов – 1178.