Глава 2.

Планирование способа решения задачи

Содержание

2. Планирование способа решения задачи

2.1. Важность планирования --------------------------------------------------------- 2-3

2.2. Определение целей анализа---------------------------------------------------- 2-3

2.3. Выбор типа модели------------------------------------------------------------------ 2-3

2.4. Линейные элементы и элементы высокого порядка--------------------- 2-4

2.4.1. Линейные элементы (без срединных узлов)------------------------ 2-4

2.4.2. Квадратичные элементы (со срединными узлами)--------------- 2-5

2.5. Ограничения при соединении элементов разных типов---------------- 2-9

2.6. Использование преимуществ симметрии----------------------------------- 2-11

2.6.1. Замечания относительно осесимметричных конструкций------- 2-11

2.7. Подробности описания модели------------------------------------------------- 2-12

2.8. Выбор плотности сетки------------------------------------------------------------ 2-13

2.1. Важность планирования

Приступив к созданию геометрической модели, пользователь принимает (сознательно или бессознательно) ряд решений, которые определяют, в какой степени его математическая модель отображает данную физическую систему, т.е. он отвечает на следующие вопросы: каковы цели анализа? будет ли создаваться модель всей системы или только ее части? насколько подробной будет модель? какой тип элементов будет использоваться? насколько плотной должна быть сетка элементов? В основном, придется балансировать между затратами времени на этап вычислений (время работы центрального процессора и т.д.) и точностью результатов. Решения, принимаемые на стадии планирования, будут в значительной степени влиять на успех или неудачу затрачиваемых на анализ усилий.

2.2. Определение целей анализа

Этот первый шаг определяется не возможностями программы ANSYS, а образованием, опытом и профессиональным здравым смыслом пользователя. Только пользователь может определить, какими должны быть цели его анализа. Цели, заданные в самом начале анализа, оказывают влияние на последующие действия при генерации модели.

2.3. Выбор типа модели

Конечно-элементная модель может быть двумерной или трехмерной и состоять из точечных, линейных, поверхностных или объемных элементов. При необходимости можно использовать различные типы элементов, обращая внимание на совместимость соответствующих степеней свободы. Например, можно моделировать оболочечную конструкцию, усиленную ребрами жесткости, используя трехмерные оболочечные элементы для самой оболочки и трехмерные балочные элементы для ребер жесткости. Выбор размерности модели и типа элемента зачастую определяет наиболее предпочтительный метод генерации модели для данной задачи.

Линейные модели могут отображать двумерные, трехмерные балки или системы из труб, так же как двумерные модели - трехмерные осесимметричные оболочки. Твердотельное моделирование обычно не дает значительных преимуществ при построении линейных моделей; чаще всего они строятся с помощью методов прямой генерации.

Двумерные твердотельные модели используются для анализа тонкостенных плоских объектов (плоские напряжения), "бесконечно длинных" конструкций с постоянным поперечным сечением (плоская деформация) или осесимметричных массивных объектов. Хотя большинство двумерных моделей могут быть относительно просто созданы прямой генерацией, обычно удобнее пользоваться методом твердотельного моделирования.

Трехмерные оболочечные модели используются для тонкостенных пространственных структур. Хотя некоторые трехмерные оболочечные модели могут быть относительно просто созданы прямой генерацией, обычно удобнее пользоваться методом твердотельного моделирования.

Трехмерные твердотельные модели используются для толстостенных пространственных объектов, которые не имеют ни постоянного поперечного сечения, ни оси симметрии. Создание трехмерной массивной модели методами прямой генерации обычно требует значительных усилий. Использование твердотельного моделирования почти всегда упрощает работу.