Основные принципы и понятия 3D моделирования в T-FLEX CAD 3D
Расхождение нормалей граней – данная команда позволяет измерить расхождение между нормалями соседних граней в указанных рёбрах. Отображаемые в 3D окне эпюры помогают увидеть расхождение нормалей по всей длине ребра. Также можно измерить угол расхождения нормалей в конкретной точке.
Гладкость модели – команда позволяет оценить гладкость модели. После входа в команду на грани тела особым образом накладывается специальная текстура, обычно состоящая из длинных светлых и тёмных полос. Такое отображение делает возможным визуально определить, являются ли смежные грани гладко сопряжёнными по касательной, либо гладко сопряженными по кривизне.
Разнимаемость формы – данная команда позволяет найти грани областей, препятствующих раскрытию литейной или пресс-формы. Кроме этого отображаются те грани, угол наклона которых к выбранному направлению меньше заданного.
Инженерный анализ
Кроме команд анализа геометрии, описанных в предыдущем параграфе, в комплексе T-FLEX CAD существуют дополнительные модули, позволяющие проводить более сложные виды анализов модели: конечно-элементный анализ и динамический анализ.
Конечно-элементный анализ – модуль “T-FLEX Анализ”, позволяющий осуществлять различные виды конечно-элементных расчётов:
•Статический анализ позволяет осуществлять расчёт напряжённо-деформированного состояния конструкций под действием приложенных к системе постоянных во времени сил;
•Частотный анализ позволяет осуществлять расчёт собственных (резонансных) частот конструкции и соответствующих форм колебаний;
•Анализ устойчивости важен при проектировании конструкций, эксплуатация которых предполагает продолжительное воздействие различных по интенсивности нагрузок;
•Тепловой анализ – модуль обеспечивает возможность оценки температурного поведения изделия под действием источников тепла и излучения.
•Анализ вынужденных колебаний проводится для предсказания поведения конструкции под действием внешних воздействий, изменяющихся по гармоническому закону.
•Анализ усталости – позволяет изучать прочность материала при действии переменных нагрузок.
205
Краткий вводный курс по T-FLEX CAD
T-FLEX Анализ ориентирован на решение физических задач в объёмной постановке. Все расчёты ведутся с применением метода конечных элементов (МКЭ). Для математической аппроксимации изделия используется её эквивалентная замена сеткой из тетраэдральных элементов. При этом между трёхмерной моделью изделия и расчётной конечно-элементной моделью поддерживается ассоциативная связь. Параметрические изменения исходной твердотельной модели автоматически переносятся на сеточную конечно-элементную модель.
Результаты конечно-элементного моделирования (перемещения и напряжения)
В стандартную поставку T-FLEX CAD 3D включена только ограниченная ознакомительная версия модуля конечно-элементого анализа – Экспресс-анализ. Экспресс-анализ является облегчённой версией модуля «T-FLEX Анализ», специально адаптированной для проведения упрощенных, но качественных прочностных расчетов. В распоряжении пользователя имеется необходимый набор типов нагрузок и закреплений. Основываясь на геометрии модели T-FLEX CAD, автоматический генератор экспресс-анализа создаёт качественную конечно-элементную сетку. После выполнения расчета в графическом виде выводятся результаты по деформациям, напряжениям, перемещениям, запасу прочности.
Полнофункциональный модуль конечно-элементного анализа “T-FLEX Анализ” приобретается отдельно.
Более подробно о работе с модулем-элементного анализа можно прочитать в руководстве
“T-FLEX Анализ”.
Динамический анализ – модуль, позволяющий производить исследование динамического поведения различных пространственных механических систем.
Модуль динамического анализа может решать следующие задачи:
•анализ траекторий движения, скоростей, ускорений любых точек компонентов механической системы под действием сил;
•анализ временных характеристик механической системы (время прихода в целевую точку, время затухания колебаний и т.д.);
•анализ сил, возникающих в компонентах механической системы в процессе движения (силы реакции в опорах, сочленениях и т.д.).
206
Основные принципы и понятия 3D моделирования в T-FLEX CAD 3D
Модель механизма описывается как система твёрдых тел, шарниров и нагрузок. Данные для анализа автоматически берутся непосредственно от созданной в системе T-FLEX CAD геометрической модели. При моделировании используются обычные инструменты T-FLEX CAD, для задания связей между трёхмерными телами используются сопряжения и степени свободы. В системе также имеются средства моделирования контактов между любыми твёрдыми телами, способные обрабатывать одновременное контактное взаимодействие сотен и тысяч твёрдых тел произвольной формы.
Вкачестве нагрузок для тел можно задать начальные линейные и угловые скорости, силы, моменты, пружины, гравитацию и т.д. Для считывания результатов используются специальные элементыдатчики. Для анализа доступны многие величины: координаты, скорости, ускорения, силы реакций в шарнирах, усилия в пружинах и т.д. Непосредственно в процессе расчёта пользователь может наблюдать за поведением модели с любой точки. По готовым результатам динамического расчёта можно создавать анимационные ролики.
Встандартную поставку T-FLEX CAD 3D включена только ограниченная ознакомительная версия модуля динамического анализа – экспресс-анализ динамики. Экспресс-анализ имеет некоторые ограничения по видам нагружений и по выводу результатов динамического анализа (отсутствуют инструменты для получения численных результатов расчёта). В коммерческом модуле результаты расчёта выдаются в виде графиков, динамических векторов-стрелок и в виде массива чисел (точки графика).
Полнофункциональный модуль динамического анализа при необходимости приобретается отдельно.
Более подробно о работе с модулем динамического анализа можно прочитать в руководстве
“T-FLEX Динамика”.
207
Краткий вводный курс по T-FLEX CAD
Вспомогательные команды и операции
Материал - элемент системы, назначаемый в качестве параметра каждому созданному телу. Материал позволяет придавать компьютерным моделям сходство с реальным изделием. Он содержит перечень характеристик реального материала, с которым мы имеем дело в действительности. Материал имеет параметры: плотность, отражающая способность, поглощающая способность и т.д. Назначить материал для всего тела можно в параметрах любой операции.
Наложение материала - операция, которая служит для назначения материала конкретным граням тела.
Преобразование – эта команда позволяет задать преобразования перемещения и поворота для изменения пространственного положения выбранного объекта в 3D сцене. Команда доступна для всех операций и большинства элементов 3D построений.
Фотореалистичное изображение – команда позволяет создать файл формата BMP, содержащий фотореалистичное изображение объектов 3D сцены. Для этого используется приложение POV-RAY, которое поставляется вместе с T-FLEX CAD 3D. Также фотореалистичное изображение используется при создании анимационных видеороликов.
2D проекции
2D проекция позволяет проецировать на плоскость все тела трёхмерной сцены или выборочные тела, или отдельные элементы. Полученное изображение располагается в 2D окне. При получении проекций могут учитываться сечения, например, для создания разрезов. Такой подход позволяет избежать дополнительных построений в 2D окне. Достаточно построить трёхмерное тело, а необходимые виды в 2D окне получить методом проецирования. В дальнейшем 2D проекции могут быть использованы для оформления чертежей.
208