[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

[Pilot25]

да мало ли что может послужить прообразом! .а мы, как прочнисты, должны быть готовы посчитать это всё! То же самое относиться к нелинейному расчету без нелинейных параметров - задача может быть геометрически нелинейной (большие перемещения). Я эту тему поднял из чистого любопытства!
Итак - Advanced Nonlinear Static расчет пластинки , торцом приваренной к куску металла...

[selega]

Коллеги, а кому-нибудь приходилось решать в FEMAP задачу на выносливость, в том числе с учетом нелинейной работы материала? Интересует способ задания знакопеременной нагрузки и реализация количества циклов миллионного порядка. Думается, что решение задачи "в лоб" потребует очень больших ресуров машинного времени и мало пригодно для практического применения.

[Pilot25]

Думаю что решение задачи "в лоб" вообще ни к чему не приведет, т.к. в Femap нет модуля для расчета на выносливость... Ansys умеет считать на выносливость например...

[Voyager2007]

Расчет задач на усталость, как правило в местах концентрации напряжений, требует прежде всего достоверных кривых деформирования материала. Именно свойства материала определяют точность.
Если нагрузка (цикл) постоянна, то считать в лоб до разрушения не совсем целесообразно, я считал первые 3 цикла, после чего петля стабилизируется. В расчете меня интересовал размах деформации в цикле.

[Pilot25]

Возвращаюсь к вопросу ранее - как в постпроцессе отображать одновременно результаты для Solid и Plate, или для Plate и Beam например...

[Cfytrr]

Сообщение от Pilot25 отображать одновременно результаты для Solid и Plate

С балочными элементами не работает.

[Pilot25]

Cfytrr, благодарю

[estela]

Здравствуйте!
Хочу вернуться к разговору о достоверности получаемых результатов, в частности к влиянию размеров элементов сетки на получаемые напряжения при расчете пластин.
Изначально я полагала, что размер элементов сетки напрямую влияет только на количество времени, затрачиваемого на расчет, результаты при этом должны расходиться между собой в пределах допустимой погрешности (здесь предполагаю, что нет ошибок при разбиении модели на элементы). Однако даже на простейших примерах выявилось, что при различных размерах элементов сетки сильно различаются получаемые напряжения.
Вот пример.
Проверяю простейшую пластину в статике (Femap V10.1):
Квадратная пластина со сторонами 1000х1000х5, коэф. Пуассона 0,3, Е=210000, пластина жестко закреплена по всему контуру, нагрузка --- давление 0,01.
В результате расчетов получились данные
(запись вида ---размер стороны элемента сетки/ суммарный прогиб/ напряжение по Мизесу, осредненные значения):
треугольная сетка
10/5,266/105,2
50/5,256/88,43
150/4,82/55,3
200/4,426/42,85

квадратная сетка
10/5,269/104,9
50/5,33/88,44
150/5,169/58,61
200/4,843/48,99

Как видно разница в напряжениях при размерах сторон элементов 10 и 200 недопустимо большая: почти в 2 раза различаются напряжения.
Эту же задачу я прорешала в PATRANе. Значения получились практически такие же.
В литературе описываются способы создания качественной сетки, но как понять каким должен быть размер стороны элемента?

[Cfytrr]

estela,
Про размер сетки есть простое правило, если напряжения в области изменяются плавно, то эту область можно "бить" на крупную сетку, если есть всплески напряжений (закрепление, сосредоточенное нагружение, резкое изменение сечения) то в этой области сетку необходимо мельчить.

как видим, точность, чувствительней всего к размеру сетки в области быстро меняющихся напряжений

[selega]

estela, Вы затронули извечный философский вопрос метода конечных элементов. На который, кстати, никто еще не дал однозначный ответ. И вряд ли когда-нибудь даст. Нужно помнить, что КЭ-модель является всего лишь математическим представлением физического прототипа, или иначе говоря - абстракцией идеализированными характеристиками. В идеале нужно стремиться к максимальному приближению модели к прототипу. В реальности это практически недостижимо, да по сути и не нужно, потому что потребует огромных затрат человеского труда и машинного времени, которые вряд ли окупятся.
Нужно также помнить, что в основе расчета КЭ-модели лежит метод перемещений, реализация которого основана на ряде допушений, которые в свою очередь уже изначально предполагают некоторую степень приближения. Кроме того, при расчете напряжений (внутренних усилий), как производных от перемещений, тоже используются аппроксимирующие зависимости. Поэтому ничего удиительного в том, что у вас по мере изменения сетки изменяются результаты, нет.
В дополнение к Cfytrr скажу, что для прояснения поставленного Вами вопроса можно и даже нужно сравнивать полученные результаты с точным решением методами сопротивления материалов. У Тимошенко, в частности, достаточно таких примеров с пластинками.
И еще, если заинтересует. Есть хорошая монография "Расчетные модели сооружений и возможность их анализа" (А.В.Перельмутер, В.И.Сливкер, 2002), она доступна для скачивания в сети. Достатоно интересная работа, полезная, как мне кажется, не только инженерам-строителям. На 169 стр. есть раздел, посвященный вопросам оценки сходимости результатов расчета КЭ-модели.

[master_luc]

estela
Добавлю своих 5 копеек:
1) Femap как и Patran - это пре- и постпроцессоры.
Решателями в данных случаях выступают NX/Nastran и MSC/Nastran, и более актуальная версия - MD/Nastran.
Все это разливается из одной бочки. Имеет смысл сравнивать с Ansys, Abaqus и пр., и, самое главное, с теоретическими расчетами как указано у selega
2) Оценка точности полученного результата может быть оценена по нескольким критериям (в теории МКЭ они приводятся):
а) расчет одной и той-же модели при разных размерах КЭ: D и D/2.
На основании разных результатов определяете погрешность, относите ее к результатам модели с более грубой сеткой.
б) по величине энергии деформирования КЭ - качественный показатель, указывающий на зоны с повышенной концентрацией
энергии, где требуется более мелкая сетка.

Как-то так...

[Pilot25]

Господа, предлагаю вашему вниманию файл сравнения для задачки от estela.
Тут не учлось кое что - задача нелинейная - перемещения больше половины толщины пластины. И хотя это и не снимает вопроса о разбросе результата в зависимости от сетки, но в корне меняет картину напряжений.
В своих примерах я сравнивал прогибы и напряжения для разной сетки и главное - для параболического и линейного элементов. (прилагаю файл Книга1)
Вкратце результат таков: как уже заметил Kostya_PC в примере 891 переход на параболические элементы в большей степени уменьшает погрешность, чем измельчение сетки вдвое. Лучше для грубой сетки, если по каким либо причинам ее нельзя сделать мельче, использовать параболические элементы. Тем более в нашем примере для сетки размером 150мм, 200мм! Ведь линейные элементы здесь вообще не дадут даже приближенный результат (Для данного вида нагружения конечно).
Учет нелинейности привел к изменению картины напряжений - появились мембранные силы, которые добавились к изгибу. (В моем примере я рассматривал напряжения для верха пластинки.). В любом случае если задача нелинейна - решайте ее как нелинейную.
Сравнение перемещений можно в принципе не рассматривать для крупной сетки.

Итог - для каждой задачи свой путь поиска минимально отстающего от истины результата, но погрешность всегда будет. И чтобы приблизиться к этой истине - используем аналитику, где это возможно, сравнение тестовых примеров, как было рассмотрено выше, и свой собственный опыт

А теперь вопросы

-При задании пластины размером 1000 х 1000 Femap мне ее не отрисовал вообще... только линии. При копировании вообще ничего не отрисовал, но по поведению программы я понимаю, что что-то скопировалось. Даже создаю на копии сетку, но она тоже не отображается! Хотя количество узлов и элементов увеличилось...

-Задача Advanced Nonlinear Static отказалась решаться для случая параболических элементов размером 10х10мм... И непонятно почему...Для остальных примеров все нормально (прилагаю файл). Помогите разобраться

- master_luc, подскажите пожалуйста, как для Femap 10.2 задать решатель MD Nastran ?

-Cfytrr, Помогите еще раз пожалуйста с отображением результатов, только теперь для Plate - как отобразить максимум для Top/Bot ? В NENastran был пункт MAX PLATE TOP/BOT VON MIESES STRESS...

Заранее благодарен

[master_luc]

pilot25
см. аттач
А по поводу:
-Задача Advanced Nonlinear Static отказалась решаться для случая параболических элементов размером 10х10мм... И непонятно почему...Для остальных примеров все нормально (прилагаю файл). Помогите разобраться
Необходимо смотреть справку по КЭ, там указаны какие типы расчетов поддерживаются.
Не помню точно, но вроде как все Advanced- решатели не поддерживают параболические элементы из-за особенностей получения решения, см. справку и диагностические замечания в log, f04 и f06 файлов.

[Pilot25]

master_luc, для остальных размеров элементов (50, 150, 200мм) все отлично решалось...
А по поводу решателя - я поставил МД настран, выбрал как вы показали его, но фемап выдает ошибку - "не могу найти решатель"...

[master_luc]

pilot25
Чтобы использовать любой решатель отличный от nx/nastran, вообще-то говоря, его необходимо инсталлировать
А по поводу других размеров КЭ - не понял вопроса...
Дошло... размер 10х10 мм
Значит см. сообщения в log, f04 и f06 файлах.
Там будет подсказка о том, что не понравилось решателю.

[Pilot25]

К сожалению решателю A-Dina если и не нравится что то, то он об этом не особо распространяется...
И MDNastran я естественно инсталлировал

[master_luc]

A-dina формирует отдельный лог файл - см. каталог с файлами, по умолчанию он удаляется после завершения работы.
В настройках Femap нужно указать где исполняемый файл MD/Nastran.
С другой строны никто вам не мешает сделать экспорт модели и просто запустить MD/Nastran.

[Pilot25]

я экспортировал модель, что то вроде даже считалось... По крайней мере проц загружается... но результатов шиш...
И где в настройках указать исполняемый файл, подскажите пожалуйста

[master_luc]

После завершения счета импортировали результаты в Femap?
Анализировали log, f04 и f06 файлы?
Там подробнейшая информация, включая ошибки и предупреждения.

[Pilot25]

master_luc, а что импортировать то? откуда? MD не оставил после себя ни одного файла... Все таки где в настройках указать именно этот решатель? Я так понимаю недостаточно в окне настроек анализа указать решатель...

Смотрел все файлы... что то связвнное с ISHEL, т.е. с пластиной... хотя и так понятно...

Попробовал решить с помощью обычного Nonlinear Static... Получил результаты, абсолютно идентичные линейному анализу...