2.3. Статический расчет мкэ
При статическом расчете бесконтактной задачи МКЭ реализуется в целом блок-схема, представленная на рис. 35.
Составление КЭ модели включает в себя не только разбиение детали на КЭ, но и задание внешних нагрузок, закреплений (граничных условий), характеристик материала детали.
Причем КЭ модели могут быть плоские, объемные, сосредоточенные, распределенные по поверхности или объему (например, давление и вес). Даже если внешние нагрузки распределенные, они все равно в процессе расчета приводятся к узлам КЭ, становясь сосредоточенными.
Материал детали может быть не изотропным. Эта возможность используется в некоторых практических задачах, представляющих определенный интерес.
При диагностике модели проверяются форма КЭ, нумерация узлов в КЭ, граничные условия, характеристики материала детали (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность не могут быть отрицательными величинами).
Перенумерация ансамбля КЭ осуществляется для того, чтобы оптимизировать матрицу жесткости, т.е. привести ее к ленточному виду с минимально возможной шириной ленты. Это делается для того, чтобы математические методы, используемые при расчете, наилучшим образом использовали ленточный вид и симметричность матрицы жесткости.
Рис. 35
Основными требованиями, которые предъявляются к математическим методам расчета, являются их быстрота и точность.
Важно отметить, что результаты, которые получают, используя МКЭ, являются приближенными к физической системе, которая представлена дискретной математической моделью.
Физическая система обладает бесконечным числом степеней свободы, в то время как дискретная модель (модель МКЭ) имеет конечное число степеней свободы. Степень приближения в вычислительных результатах зависит от того, насколько близко смоделирована физическая система.
Процесс построения модели обладает многими возможностями: имеются виды элементов и формы, материальные и геометрические свойства, приближенные нагрузки и граничные условия. Каждый из данных показателей может вызвать искажение фактической физической системы.
После получения результатов, их можно увидеть на мониторе компьютера (см. приложение1), используя специальные программы, называемые постпроцессорами. Но результаты должны быть соответствующим образом подготовлены. Только после подготовки данные загружаются в постпроцессор.
ГЛАВА 3 АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗОВЫХ ДЕТАЛЕЙ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВЧНЫХ МАШИН С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1. Работа с кэ пакетом программ
3.1.1. Общие сведения
Программный продукт COSMOSWorks (в настоящее время ее можно найти в пункте меню Simulation) является мощным пакетом программ конечно-элементного анализа, поддерживаемый графическим препроцессором для геометрического и КЭ моделирования и обладающий постпроцессором для отображения и анализа результатов расчета. В качестве графического препроцессора пакет COSMOSWorks использует программу SolidWorks, которая одновременно является и его постпроцессором .
COSMOSWorks позволяет решать задачи линейной и нелинейной статики, собственных колебаний, устойчивости для КЭ модели абсолютно упругого тела, т.е. зависимость деформаций от напряжений прямо пропорциональна при любых напряжениях.
Для дискретных механических систем можно провести модальный динамический анализ.
Следует сказать, что предложение на рынке КЭ программного обеспечения постоянно растет. Появляются не только новые пакеты программ, но и обновленные версии устаревших, с помощью которых можно делать и прочностные расчеты, и многие технологические задачи. Однако, такие расчетные пакеты, применяющие метод конечных элементов предъявляют специфические требования к техническому обеспечению.
Так, для обеспечения нормальной производительности большинства КЭ пакетов сегодня необходимо иметь персональный компьютер со следующими техническими характеристиками и программным обеспечением (ПО) (см. табл.).
Таблица 5