[Cfytrr]

Siemens PLM Femap with NX Nastran "Real FEA made easy"




Тема посвящается вопросам, возникающим при работе в среде программного комплекса Femap

Примеры выполнения некоторых расчетов можно посмотреть:
на домашней страничке

на сайте www.iberisa.com http://iberisa.wordpress.com,
Форум (англ.)
Линейный анализ; Нелинейный анализ
Форум на домашней страничке

[Cfytrr]

master_luc,
Ну если все "кривое и косое" то наверное можно выкрутится так:
1. Создаем каркас.
2. Создаем "покрытие" из треугольных пластинчатых элементов так, чтоб углы каждой пластины опирались на узлы каркаса.
3.Сшиваем все это в одну схему. Сохраняем в файл.
4. Удаляем все элементы каркаса. Во все точки примыкания покрытия к каркасу ставим опорные части. Считаем и получаем опорные реакции в этих узлах.
5. Сохраняем только результаты счета в neu файл.
6. Открываем файл с каркасом и покрытием, подгружаем туда результаты счета из neu файла, и затем преобразуем опорные реакции в нагрузку.
7. Удаляем элементы покрытия.
В результате имеем нагрузки собранные с покрытия на узлы каркаса

[master_luc]

Cfytrr,
В общем так и поступаем, за исключением промежуточного этапа сшивки-расшивки ... Это достаточно дорогостоящий процесс, особенно если нагрузки могут изменяться - что за частую не редкость.
Поэтому используем пластинки с малой жесткостью. Естественно там появляются некие эффекты, влияние которых оценивается в каждом отдельном случае.
И покрытие, представленное выше, это всего лишь фрагмент каркаса.
А искривление перекрытия вызвано переменными ригелями.
И на данном фрагменте столкнулись с неприятным перераспределением усилий в пластинках, если плоскость закручена винтом, даже с не большой величиной.

Попробуем и Ваш способ, однако промежуточные этапы ... это не есть хорошо.
Огромное спасибо за участие.

[Vitalik_2308]

Решил смоделировать условия испытания пружины и началась вторая часть марлезонского балета.
Пружина зажимается между двумя тороидальными кольцами и перемещением верхнего кольца деформируется. Вроде делал все правильно. Смоделировал геометрию, разбил на сетку, смоделировал контакт, выбрав регионы master и slave. Установил закрепления по нижнему кольцу pinned.Запустил Advanced Nonlinear Static расчет. Так решатель даже номер ошибки не выкинул, просто пишет что не нашел решения. Ума не приложу, что такое...
Вчера пробовал считать по модели, правленной Cfytrr'ом, разбитой на SOLID элементы. Получилось 270 тыс. узлов и 170 тыс. элементов. Расчет занял около 5 часов, пробовал загрузить комп таким образом.

[Cfytrr]

Vitalik_2308,
Оу, как все у Вас не просто!
1. Как я понял фиолетовое кольцо это опора а красное прижимное, но тогда зачем весь этот частокол лепестков, они в схеме просто "балласт"?
2. Насколько важно что б было обеспечено контактное взаимодействие? По крайней мере с опорным кольцом, вроде и так понятно где будет линия опирания.
3. С Нелинейным контактом лично я еще не сталкивался, все как то линейной постановки хватало, может для начала задачу решить с линейным контактом?

[Vitalik_2308]

Сообщение от Cfytrr 1. Как я понял фиолетовое кольцо это опора а красное прижимное, но тогда зачем весь этот частокол лепестков, они в схеме просто "балласт"?

Да, кольца выполняют именно такую функцию. А лепестки часть геометрии и задействованы в работе всего механизма в сборе. Если помните мои опусы, выполненные ранее, нагружение приложено именно к лепесткам и поворот происходит относитеьно концов прорезей. Только при моделировании работы пружины я пытался отследить не будут ли волнообразные деформации поверхности при прощелкивании пружины (это и есть пресловутый перескок), но при существующей системе закрепления это невозможно. Может в самом механизме, после моделирования контакта получится.
Кстати, я увеличивал нагрузку, чтобы посмотреть деформации пружины, и при достижении состояния потери устойчивости решатель выкинул FATAL ERROR 4551, Проблема вылечилась установкой в Nonlinear Control Options установкой в окне Stiffness Updates - Method - 2. ITER. Все пошло считаться.

Сообщение от Cfytrr 2. Насколько важно что б было обеспечено контактное взаимодействие? По крайней мере с опорным кольцом, вроде и так понятно где будет линия опирания.

Дело в том, что такова заводская схема испытания пружины. Нижнее кольцо стоит на неподвижной опоре, а к вернему кольцу прикладывается нагрузка, перемещающая его на 2,5 мм. Что я и сделал в разделе Load установив Displacement по оси Y 0,0025 единиц (размеры в метрах). Мне потребуется вычислить ряд сил, с которыми происходят перемещения и построить график зависимости силы от перемещения такого типа /\/ (это два экстремума, образующиеся после потери устойчивости). Нужно это для оптимизации силовой характеристики пружины.

Сообщение от Cfytrr 3. С Нелинейным контактом лично я еще не сталкивался, все как то линейной постановки хватало, может для начала задачу решить с линейным контактом?

Так я думал, что если у концов лепестков будут большие деформации (порядка 1/3 от его длины) нужно использовать нелинейный расчет, причем такое же было в Examples, но так коряво описано, картинок нет, тяжело разобраться. Если линеный расчет подойдет, то буду его использовать. Попробую вечером.

Уважаемый Cfytrr, если не затруднит, не могли бы Вы объяснить на примере одного кольца как правильно формировать контакт?

[seryonyav]

Сообщение от master_luc П.С. Интересно, может вы сталкивались с проблемой:требуется на сложную стержневую структуру передать нагрузку - возможно это реализовать каким-либо либо способом, кроме как генерировать пластинки?

Хочу поделиться некоторым опытом: моя работа как раз связана с расчетами стоечно-ригельных фасадных конструкций. Когда я только начинал строить первые расчетные схемы, я сначала строил каркас со всеми корректными шарнирными/жесткими связями внутри него, далее области заполнения разбивал на плоские конечные элементы (с малой жесткостью) и прикладывал ветровое давление к этим плоскостям для перераспределения нагрузки на каркас (при этом заполнение передает нагрузку на каркас по периметру присоединения). В дальнейшем я модифицировал расчетную схему следующим образом: области заполнения (boundary surfaces) сначала отодвигаю от плоскости каркаса (расстояние зависит от положения центра масс стойки и толщины стеклопакета), разбиваю плоскости на плоские конечные элементы (малой жесткости), и потом с помощью функции "mesh->connect->closest link" автоматически связываю (по Tx, Ty, Tz) каждый узел плоского элемента с ближайшим к нему узлом каркаса. Отмечу, что таким образом во первых реализуется классическая схема перераспределения нагрузки треугольная/трапециевидная, и во-вторых учитывается эксцентриситет положения центра стеклопакета относительно центра масс сечения стойки.
Если по данной теме есть какие-то вопросы или советы, с удовольствием выслушаю.

[Cfytrr]

Vitalik_2308,
Вот что получилось для линейного контакта, нелинейный пока не поддается

[haker_fox]

Здравствуйте, уважаемые коллеги!
Подскажите, пожалуйста, как оптимально разбить на элементы следующую деталь. Имеется рама сечением 50x20 мм. Длина рамы 5 м, ширина 2 м. Внутри этой рамы закреплена пластина, которая имеет габариты 1200x4800x5.62 мм. Пластина прикреплена к раме при помощи тонкой полосы металла, проходящей по периметру пластины. Пластина имеет толщину 1 мм.
В настоящее время я разбиваю раму и пластину HEX8 элементами, имеющими размер примерно 20 мм. А полосу металла - теми же элементами, но размером 5 мм.
Мне кажется, что лучше тонкую полосу металла моделировать как оболочку (plate). Это правильно? Если да, то возникает вопрос, каким образом соединить тонкую полосу с solidами.
Или можно разбивать модель на элементы, как я делаю это в настоящее время, т.е. как солиды, не смотря на тонкую полосу металла (1 мм)?
Как вообще народ выбирает тип конечного элемента? Это с опытом приходит?)
Заранее благодарен за любой ответ!

[Cfytrr]

haker_fox,
Файл бы посмотреть?

[Chicco]

Есть ли в фемапе возможность задать зависимость "момент-угол поворота" на опоре? Можно ли вообще сделать податливую опору?

[haker_fox]

Сообщение от Cfytrr haker_fox, Файл бы посмотреть?

К сожалению с этим проблемы( Пока не могу выложить модель.

[Cfytrr]

Сообщение от Chicco возможность задать зависимость "момент-угол поворота" на опоре?

Можно, элементами DOF SPRING
"Упругий элемент типа DOF SPRING
КЭ, что объединяет упругий (пружина) и демпфирующий элементы. Он соединяет любую выбранную (из шести) степень свободы в первом узле с любой степенью свободы во втором узле.
Применение: используется для соединения двух степеней свободы с заданной жесткостью. В зависимости от степеней свободы, которые соединяются, и расположения узлов в пространстве с помощью такого КЭ можно моделировать как части конструкции, работающие только на растяжениесжатие, так и более сложные ее компоненты.
Форма: соединяет два узла. Изображается в виде линии, но на самом деле является более сложным элементом и находится в зависимости от соединяемых степеней свободы.
Внутренняя система координат: определяется узловыми степенями свободы.
Параметры: степень свободы (для каждого из узлов), жесткость, коэффициент демпфирования."

[haker_fox]

MOD файл после архивации весит 16 Мб. Это для меня неподъемно( Выкладываю геометрию в Parasolid'e. Собственно моя моделька отличается тем, что рама и пластина разбиты HEX8 по 20мм, а тонкая полоса металла - HEX8 по 10 мм.
Спасибо!!!

[Cfytrr]

haker_fox,
Все пластины и 1 мм и 5.62 мм делать из элеметов Plate (Quad)
Перед генерацией сетки выполнить Surface NonManifold Add это обеспечит совпадение узлов по обеим сеткам
Раму можно задать любыми элементами хоть Beam (тогда легко доступны N, M и Q), хоть Plate (если это квадратная труба), хоть Solid если это сплошной брус. Пластинки и солиды дадут более правильную картинку напряжений, но внутренних усилий не будет.
Если раму задавать балочными элементами, то эксцентриситет между ц.т. балки и пластинки надо заполнять rigid элементами с соответственными закреплению степенями свободы. При задании рамы пластинками или солидами крепление пластинки производится непосредственно к узлам элементов рамы

Имхо, моделить пластины солидами не очень хорошо...

[haker_fox]

Уважаемый, Cfytrr!
Огромное спасибо за столь развернутый ответ!

Можно еще несколько попутных вопросов
1. Контакт между двумя пластинами и между пластиной и солидом (рама - сплошной брус) можно задавать обычным способом (меню Contact)?
2. В настоящее время мной выполнен расчет одной и той же схемы нагружения с использованием немного разных моделей (разные сетки, включена/выключена опция Midside Nodes). Это сделано для проверки адекватности результатов расчетов. Более точные модели, имеющие меньший размер КЭ и включенную опцию Midside Nodes дают похожий результат (разница в пределах 40% ). Можно ли использовать эти результаты? Или все-таки следует пересчитать модель с plate-элементами?
3. Какие напряжения следует рассматривать при расчете на прочность? Узловые или элементные?
Прошу прощения за множество может быть элементарных вопросов. Я в этом деле совсем недавно. Много чего неясного и непонятного...

[Cfytrr]

haker_fox,
1. Никакого контакта в Вашей задаче задавать не нужно, необходимо строить смежные сетки узел-в-узел, а потом их "сшить".

2. Средние узлы нужны для повышения точности расчетов и для более качественного вписывания элементов в кривые на геометрии (однако увеличивается время расчета).
Для объеных элементов:
Тетра-4 допускается использовать только для предварительных расчетов.
Тетра-10 Используется для моделей построенных по сложной геометрии из солидов.
Гекса-8 гораздо "капризней" и работа с ней процесс творческий. Однако в контактных задачах решение происходит гораздо быстрей чем с тетра-10.
Гекса-20 Я ни разу не использовал
Для пластин:
Треугольная сетка практически во всех задачах менее удобна чем квадратная (как с промежуточными узлами так и без оных) Исключение составляет задача оптимизации в ней Femap будет ругаться на наличие в квадратной сетке треугольных элементов (а при сложной геометрии они практически гарантированно появятся) Наличие срединных узлов в пластинках, как мне помнится, на результат расчетов практически не влияет, но зато на средние узлы как то не ровно пересчитывается нагрузка и закрепления, заданные "по геометрии". В общем, лично я модели из пластинок считаю без средних узлов. Пример ниже.

3. Большая разница между узловыми и элементными напряжениями свидетельствует либо о слишком крупной или неправильной сетке, либо о локальных концентрациях напряжений.

Ну вот так вкратце, если ничего не напутал

[haker_fox]

Уважаемый, Cfytrr!
Огромнейшее спасибо за такой ответ!!! Буду разбираться с моделью!
А вот Femap у меня версии 10.1.0. Он не может открыть формат modfem( Если не сложно, можно пересохранить ее в старом формате (mod)?


Не могу сшить две сетки: солида и поверхности. Вывод об этом делаю на основании ошибки 9137 (признак механизма). Тоже самое только с поверхностями проходит успешно. Сшивку делал при помощи меню Coincident Nodes со включенной опцией Merge Coincident Entities. Файл в приложении. Да, моделька другая. Куб с пластиной. Для простоты)))

[Cfytrr]

haker_fox,
Что то Вы там сделали этакое...
Если поверхность удалить и нарисовать заново, а потом "взаимно пересечь" с поверхностями по кубу
Geometry-Midsurface-Intersect (как упрощенный вариант Surface NonManifold Add, но без сборки поверхностей в одно тело) то получим полный порядок

[haker_fox]

Сообщение от Cfytrr haker_fox, Что то Вы там сделали этакое... Если поверхность удалить и нарисовать заново, а потом "взаимно пересечь" с поверхностями по кубу Geometry-Midsurface-Intersect (как упрощенный вариант Surface NonManifold Add, но без сборки поверхностей в одно тело) то получим полный порядок

Спасибо за ответ!!!
К сожалению, в Вашем примере закреплены пластина и куб. Мне же нужно, чтобы пластинка не имела связей (только была бы прикреплена к кубу и, грубо говоря, висела в воздухе)))), а уже куб имел заделку. Вот тут и появляется эта 9137

[Cfytrr]

haker_fox,
Объемные элементы не имеют ограничений на поворот вокруг граней, поэтому если Вы крепите пластинку вдоль только одной грани, то она крепится к кубику через шарнир. Для обеспечения защемления нужно крепить внахлест.