Добавил:

papandzel Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е. Алексеева

Предмет:

Строительная механика автомобиля

Файл:

Руководство пользователя по Patran

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.05.2024

Размер:

2.12 Mб

Скачать

☆

1 / 171 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Руководство пользователя по

MSC/Patran

2004

1.	Введение 5
	1.1	Первое знакомство с MSC.Patran ....................................................................		6
	Интерфейс задач..................................................................................................			6
	Инструменты и Приложения................................................................................			6
	Управление Данными...........................................................................................			7
	Связь с Другим Програмным Обеспечением......................................................			7
	1.2	Структура CAE проекта....................................................................................		7
	Создание конечно-элементной (КЭ) модели. ....................................................			7
	Анализ Модели с Учетом Внешних Нагрузок .....................................................			8
	Обработка Результатов Анализа ........................................................................			9
	Последовательность Задач.................................................................................			9
	1.3	Пример. Линейный статический анализ кольцевой пластины.		..................... 9
	Процедура Анализа............................................................................................			12
2.	Основы MSC.Patran 24
	2.1. Запуск и выход из MSC.Patran ......................................................................			25
	2.2. Краткий обзор MSC.Patran ............................................................................			25
	2.3. Окно MSC.Patran............................................................................................			25
	2.4. Как работать в MSC.Patran ...........................................................................			26
3.	Хранение и Использование Информации в Базе Данных
	43
	3.1	Создание Базы Данных..................................................................................		44
	3.2	Определение Параметров Модели...............................................................		44
	Global Model Tolerance..........................................................................................			45
	3.3	Импорт геометрических моделей из CAD систем.	.......................................	46
4.	Создание Геометрической Модели		48
	4.1	Обзор Геометрии............................................................................................		49
	Опции Создания Геометрической Модели. ......................................................			49
	Создание Модели. ..............................................................................................			49
	4.2	Основные Понятия и Определения...............................................................		50
	Параметрическое Пространство и Connectivity ................................................			50
	Connectivity ..........................................................................................................			50
	Геометрические Примитивы..............................................................................			51
	Конгруэнтность....................................................................................................			56
	4.3	Cоздание геометрии.......................................................................................		56
	Actions..................................................................................................................			57
	Objects .................................................................................................................			57
	Methods................................................................................................................			58
	Создание триммированных поверхностей........................................................			59
	Создание твердых тел типа B-Rep....................................................................			59
	4.4	Работа с импортированными CAD моделями ..............................................		60
	Удаление лишних деталей.................................................................................			60
	Добавление потерянных поверхностей ............................................................			61
	Восстановление незавершенных примитивов..................................................			61
	4.5	Проверка геометрии.......................................................................................		61
	Обеспечение топологической конгруэнтности..................................................			62
	Обнаружение неконгруэнтностей......................................................................			63
	Исправление неконгруэнтностей.......................................................................			63
	Избегание малых углов на поверхности...........................................................			64
	Проверка и Выравнивание Нормалей Поверхностей......................................			64

	Дополнительные требования.............................................................................		65
	4.6	Пример расчета проушины ............................................................................	66
5.	Создание Элементов и КЭ Сеток 77
	5.1	Обзор Создания КЭ Сеток..............................................................................	78
	Возможности Конечноэлемнтного Моделирования .........................................		79
	5.2	Основные Понятия и Определения...............................................................	79
	Обзор Типов Конечных Элементов...................................................................		79
	Создание КЭ Сеток.............................................................................................		80
	Плотность КЭ Сетки...........................................................................................		84
	Смежные КЭ Сетки.............................................................................................		85
	Equivalencing .......................................................................................................		86
	Оптимизация.......................................................................................................		88
	5.3	Создание Конечноэлементной Модели ........................................................	89
	Actions..................................................................................................................		89
	Objects .................................................................................................................		90
	Types....................................................................................................................		91
	Примеры Форм и Подформ Приложения Finite Elements ................................		91
	Прямое Моделирование Конечных Элементов................................................		94
	5.4	Проверка Конечноэлементнонй Модели.......................................................	95
	Проверка Формы Элементов.............................................................................		95
	Другие Проверки Элементов .............................................................................		96
	Создание Новой КЭ Сетки Модели...................................................................		96
	Исправление Отдельных Элементов................................................................		97
	Проверка Значений Критериев Качества Элементов (tolerance) ....................		97
6.	Создание Материалов 98
	6.1	Обзор Материалов..........................................................................................	99
	6.2	Основные Понятия и Определения...............................................................	99
	Однородные Материалы....................................................................................		99
	Композитные материалы ...................................................................................		99
	Природа Материалов.......................................................................................		100
	Определение Свойств Материалов ................................................................		101
	6.3	Создание Моделей Свойств Материалов...................................................	101
	Actions................................................................................................................		102
	Objects ...............................................................................................................		102
	Methods..............................................................................................................		103
	Примеры Использования Приложения Materials............................................		103
	6.4	Проверка Модели Материала......................................................................	106
7.	Моделирование Сил и Нагрузок 109
	7.1	Обзор Сил и Нагрузок...................................................................................	110
	7.2	Основные Понятия и Определения.............................................................	111
	Типы Анализа и LBC.........................................................................................		111
	Load Cases ........................................................................................................		112
	Использование полей.......................................................................................		112
	7.3	Наложение Нагрузок и Граничных Условий................................................	113
	Приложение LBCs.............................................................................................		113
	Actions................................................................................................................		113
	Objects ...............................................................................................................		114
	Types..................................................................................................................		114
	7.4	Задание случаев нагружения (Load Cases) ................................................	117
	Actions................................................................................................................		118
	Пример Формы Load Cases.............................................................................		118

	7.5	Использование Полей..................................................................................				119
	Actions................................................................................................................					120
	Objects ...............................................................................................................					120
	Methods..............................................................................................................					120
	Пример Формы Fields .......................................................................................					121
	7.6	Проверка LBC Модели..................................................................................				122
	7.7	Пример Кружки Кофе....................................................................................				125
8.	Подготовка Модели к Анализу			135
	8.1	Обзор Приложения Element Properties........................................................				136
	8.2	Основные Понятия и Определения.............................................................				136
	Типы Элементов...............................................................................................					136
	Балочное Моделирование и Библиотека Балок в MSC.Nastran ...................					137
	Комбинации Элементов...................................................................................					137
	Приложение наборов свойств элементов к модели.......................................					138
	Эффект от Изменения Кода и Типа Анализа .................................................					138
	Типы, Имена и Номера Свойств Элементов ..................................................					138
	Поля Свойств Элементов ................................................................................					138
	8.3	Создание Свойств Элементов.....................................................................				139
	Actions................................................................................................................					139
	Меню Dimension и Type ....................................................................................					140
	Пример Формы Приложения Element Properties ............................................					141
9.	Проведение Анализа		143
	9.1	Обзор Анализа..............................................................................................				144
	9.2	Основные Понятия и Определения.............................................................				144
	Коды Анализа....................................................................................................					144
	Application Preferences......................................................................................					145
	Типы Решений(Solution Types).........................................................................					145
	Результаты........................................................................................................					145
	9.3	Установка Параметров Анализа..................................................................				146
	Actions................................................................................................................					146
	Objects ...............................................................................................................					146
	Methods..............................................................................................................					146
	Пример формы приложения Analysis..............................................................					146
	9.4	Проведение Анализа....................................................................................				148
	Управление Анализом......................................................................................					149
	9.5	Получение Результатов Анализа ................................................................				149
	Actions................................................................................................................					150
	Objects ...............................................................................................................					150
	Methods..............................................................................................................					150
	9.6	Проверка Анализа.........................................................................................				150
10. Визуализация Численных Результатов					152
	10.1 Обзор Результатов.....................................................................................					152
	Типы Результатов Анализа..............................................................................					153
	Result Cases ......................................................................................................					154
	Графическое Отображение Результатов........................................................					154
	10.3 Обработка Результатов..............................................................................					155
	Actions................................................................................................................					155
	Objects ...............................................................................................................					156
	Опции Results....................................................................................................					159
	10.4 Инструменты приложения Insight ..............................................................					160

Глава Введение

•Первое знакомство с MSC.Patran

•Структура CAE Проекта

•Пример Кольцевой Пластины

1.1 Первое знакомство с MSC.Patran

MSC.Patran позволяет контролировать все стадии CAE процесса. Это интегрирующая различные пакеты анализа среда, обеспечивающая прямой доступ к

геометрическим моделям из разных CAD систем. MSC.Patran объединяет в себе следующие возможности - созднаие или импорт геометрической модели, построение

конечно-элементной сетки конструкции, построение конечноэлементной модели

конструкции (выбор свойств материалов, граничных условий, нагрузок), а также Patran предоставляет обширный инструментарий для обработки результатов

расчетов, проведенных в системах инженерного анализа (таких как MSC.Nastran, MSC.Marc и др.)

Основу патрана формируют пять групп объектов, представленных ниже на

схеме.
Tools	Applications

Обширный набор		Набор модулей для
инструментов для	MSC.Patran	выполнения
создания КЭ моделей и	Ваша панель управления	специальных
обработки	для выполнения CAE задач	функций
результатов.	в главном меню
	MSC.Patran. При помощи
	этой панели осуществляется
Project Database	открытие баз данных, обмен	Open Architecture
Project Database	данными с другими
	данными с другими
База данных - это	программами,
База данных - это	использование	Модули,
ваша рабочая среда;	использование
ваша рабочая среда;	инструментов и
хранит информацию о	инструментов и	обеспечивающие
хранит информацию о	приложений.	обеспечивающие
КЭ модели и об		обмен данными с
импортированных		другими
геометрических		программами.
моделях.

Интерфейс задач

CAE Task Interface - это то, что Вы видите на экране при работе с MSC.Patran.

Интерфейс включает в себя меню инструментов и приложений, формы ввода

данных, иконки, показывающие статус выполнения операции и графические окна (viewports), в которых модель выводится на экран. Интерфейс дает доступ ко всем

функциям и возможностям MSC.Patran.

Инструменты и Приложения

Tools и Applications - основные средства MSC.Patran. Tools (инструменты)

помогают выполнять задачи внутри MSC.Patran. Существуют сотни инструментов по

созданию модели, проведению анализа и обработке результатов анализа. Многие

инструменты позволяют автоматизировать работу с многократно повторяющимися командами, выполнение которых вручную заняло бы много времени. Другие инструменты используются для отслеживания ошибок. Application modules (модули

приложений) выполняют большие задачи, часто вне MSC.Patran. Модули

приложений используются для проведения конечно-элементного анализа.

Управление Данными

Важной особенностью внутренней структуры MSC.Patranявляется интегрированная система базы данных. В ней хранится вся информация по модели

и анализу. Это означает, что вам всегда доступна полная информация о созданной

модели таким образом, что можно проводить анализ отдельных частей модели, сравнивая получающиеся резудьтаты и меняя исходные условия.

Связь с Другим Програмным Обеспечением

Другой важной особенностью MSC.Patran явлается его открытая архитектура.

Вы можете обмениваться информацией с разными источниками и программами, включая лидирующие CADсистемы, пакеты программ кончно-элементного анализа,

специализированные моделирующие и графические программы, базы данных по материалам. Использование различных программ на разных стадиях CAE процесса

позволяет пользоваться наиболее гибкими инструментами при решении задачи. Это

особенно помогает увеличить производительность, так как модели созданные в других программах могут быть импортированы в MSC.Patran, при этом затраты

времени на поправку данных бдут минимальны или совсем отсутствовать.

1.2 Структура CAE проекта

Четкое представление о задачах CAE позволит вам более эффективно изучать

MSC.Patran.

CAE

проект

Анализ КЭ модели С учетом внешнего нагружения и граничных условий

Задачи и MSC.Patran

Создание конечно-элементной (КЭ) модели.

Этот этап обычно занимает больше всего времени. Модель должна точно описывать форму и размеры изделия, материал, из которого оно создается,

внешние нагрузки, которые изделие должно выдержать. Для этого предназначена основная часть инструментов в MSC.Patran.

Создание Геометрической Модели Изделия.

В MSC.Patarn есть набор инструментов для создания и редактирования

геометрии. Используя эти инструменты, вы можете быстро создавать двух- и

трехмерные объекты, поверхности и тела. Приложение Geometry имеет более сотни опций для создания основных геометрических объектов, а также большое

количество функций по редактированию и проверке. MSC.Patran CAD интерфейс

позволяет импортировать и редактировать данные CAD из большинства CAD программ.

Создание Конечно-элементной Сетки (Meshing)

После создания геометрической модели на нее накладывается конечно-

элементная сетка. MSC.Patran обладает ведущими в CAE индустрии алгоритмами построения КЭ сеток для разбиения кривых, поверхностей и твердых тел. Также

возможно редактирование уже созданной расчетной модели.

Моделирование материалов

В приложении MaterialsВы определяете материалы для анализа модели. Модель материала - это совокупность свойств, описывающих физические свойства данного материала (жесткость, плотность и т.д.). После задания свойств материала вы можете назначить их определенным частям модели.

Моделирование нагружения

В процессе КЭ анализа вычисляется реакция модели на внешнее нагружение с

учетом закреплений, то есть в процессе моделирования учитываются определенные нагрузки и граничные условия (Loads and Boundary conditions). Нагрузки - это

внешние силовые факторы, такие как сосредоточенная сила, давление, температура

и др. Граничные условия описываются в терминах степеней свободы, т.е напрвлений, в которых модель может двигаться поступательно или вращательно.

Анализ Модели с Учетом Внешних Нагрузок

После создания модели, начинается стадия анализа. Для этого существуют различные коды (решатели). Пользователь сам назначает, каким кодом будет проводиться анализ, исходя из характера самой задачи и желаемых результатов.

Выбор программы-решателя

Вначале каждого CAE проекта вы выбираете тот пакет программ, для которого

будете создавать модель. По мере построения модели, MSC.Patran записывает

информацию, используя формат выбранного кода. В любое время вы можете сменить решатель. При этом MSC.Patran попытается перевести все данные в новый

формат (по мере возможности).

Адаптирование Модели для Выбранной программы-решателя

Создание модели подразумевает использование различных элементов и

связанных с ними свойств. Выбор этих элементов должен основываться на

указанном в самом начале проектирования решателе, размерах модели и

предположительных результатах анализа.

Запуск Конечноэлементного Анализа

Приложение Аnalysis связывает среду MSC.Patran с программами проведения

анализа. Это могут быть программные комплексы MSC, другие доступные решатели или собственноручно разработанные коды. Приложение Analуsis дает возможность:

•Выбора типа анализа.

Определения параметров решателя.

Выбора последовательности вариантов нагружения. Выбора выходных данных.

Отправления модели на анализ.

Чтения файлов результатов.

Обработка Результатов Анализа

Результаты, полученные на втором этапе проекта (после решения задачи), обычно представлены в виде чисел, таких как значения перемещений в точке.

Однако по ним трудно получить представление о поведении модели. Третий этап

CAE проекта использует возможности MSC.Patranпо визуализации результатов компьютерной графикой, анимацией и т.д.

Визуализация Численных Результатов

В MSC.Patran имеется широкий спектр возможностей по отображению, сортировке, масштабированию результатов. Они загружаются прямо в базу данных

MSC.Patran и могут быть отсортированы по времени, частоте, температуре и

пространственному положению. Приложение Insightпредоставляет возможности 3D визуализации. Оно преобразует большое количество численных значений в графику

и отображает на экране для полного и точного понимания результатов КЭ анализа.

Последовательность Задач

Стандартный CAE проект обычно следует представленной выше схеме. Однако следует отметить, что такая последовательность решения не является единственно возможной. В действительности, каждый проект уникален по своим требованиям, ресурсам, данным и исходным допущениям. Эти факторы определяют как задачи, так и последовательность их решения.

Внутри каждой стадии последовательность выполнения может измениться.

Например, вы можете задать материал для модели сразу после создания геометрии, а можете сначала создать КЭ сетку. Это зависит от того, как Вы планируете определять материал: в соответствии с геометрией или поэлементно.

1.3 Пример. Линейный статический анализ кольцевой пластины.

Этот пример иллюстрирует возможности MSC.Patran в случае, когда

трехмерный объект представляется в двумерном виде. Геометрия создается в

MSC.Patran, решателем является MSC.Nastran, постпроцессором - MSC.Patran.

Проводится линейный статический анализ. Цель анализа - определение максимума напряжений и деформаций.

Постановка Задачи

В центре пластины находится отверстие, она закреплена по внешнему контуру,

приложена распределенная по окружности радиуса r нагрузка, как показано на

рисунке 1. Геометрические размеры, нагрузки и свойства материалов описаны в таблице 1 .

w	r	w
	r
	b
a
Вид Кольцевой Пластины
Размеры и Свойства Кольцевой Пластины

Внеш. радиус, a =	20 дюймов
	20 дюймов

Внутр. радиус, b =	5 дюймов
Рад. приложения	10 дюймов
нагрузки r =
Нагрузка, W =	1.2
Модуль упруг. E =	10E6 psi
Коэф. Пуассона n =	0.3
Толщина t =	0.125 дюймов

Описание Модели

Физически пластина - это объемное тело. Оно может быть смоделировано с

помощью объемных конечных элементов и просчитано в рамках объемной теории

упругости. Собственно говоря, мы могли бы создать модель из тысяч элементов для достижения максимальной точности решения. Если бы мы провели анализ и

просмотрели результаты, то обнаружили бы, что перемещения линейно зависят от

толщины, и что компоненты напряжений в направлении толщины малы по

сравнению с компонентами в плоскости пластины.

Использование плоского представления вместо объемного ставит вопрос:

почему бы не использовать объемные элементы в этом примере? В конце концов, с возможностями MSC.Patran и MSC.Nastran по созданию и решению больших

моделей незачем волноваться о всякого рода приближениях.

Ответ заключается в имеющихся ресурах. Используя плоское представление,

можно получить достаточно точное решение с затратой значительно меньших

ресурсов. Необходимость на практике быстрого решения задачи делает проблему

уменьшения размерности задачи жизненно важной.

1 / 171 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Строительная механика автомобиля

#
23.05.20245.98 Mб43Инженерные расчёты механических конструкций ч.2.pdf
#
14.06.202462.74 Mб21методы расчета и оценки пассивной безопасности, прочности кузовных конструкций наземных транспортных средств.doc
#
23.05.20241.15 Mб13Практикум решения задач строительной механики II.docx
#
23.05.20242.13 Mб12Пример расчета на прочность рамной конструкции при помощи пакетов MSC.doc
#
23.05.20244.17 Mб17Прохоров А.Г. Электронная форма примеров.pdf
#
23.05.20242.12 Mб72Руководство пользователя по Patran.pdf
#
23.05.202414.39 Mб12Шимкович Д. Г. - Расчет конструкций в MSC Nastran for Windows - 2003.djvu