fidesys
В CAE Fidesys реализованы следующие виды связей:
- Расстояние между сущностями;
- Степени свободы;
- Температура и поровое давление;
- Направление;
- Интерполяция.
Связь расстояние между сущностями
Данный вид связи является аналогом связи RBE2. Связывает один или несколько побочных (слейв) узлов с одним главным (мастер) узлом. Связь обеспечивает жесткое соединение между узлами, что означает, что все слейв-узлы будут следовать перемещениям мастер-узла.
Связь передает все шесть степеней свободы (три перемещения и три вращения) от мастер-узла к слейв-узлам.
Данная связь часто используется для моделирования жестких соединений, где требуется, чтобы группа узлов двигалась вместе как единое целое.
Связь интерполяция
Данный вид связи является аналогом связи RBE3. Связывает несколько побочных (слейв) узлов с одним главным (мастер) узлом. Связывает слейв-узлы с мастер-узлом, но в отличие от связи по расстоянию, не требует, чтобы все слейв-узлы перемещались, как жесткое тело. Вместо этого она использует весовые коэффициенты для определения влияния каждого слейв-узла на мастер-узел.
Связь интерполяция передает все шесть степеней свободы, но распределяет их в зависимости от весовых коэффициентов слейв-узлов, а также есть возможность выбора степеней свободы, по которым данная связь будет работать.
Данная связь подходит для более сложных соединений, где требуется учитывать вклад нескольких узлов в общее поведение системы
Сравнение связей расстояние между сущностями и интерполяция
Связь Расстояние между сущностями: |
Связь Интерполяция: |
• абсолютно жесткая связь; |
• упругая связь; |
• сохраняет геометрическое расстояние между главным узлом и побочными узлами постоянным. |
• жесткость определяет побочная сущность. |
Особенности применения связей расстояние между сущностями и интерполяция
Обе связи применяются для передачи момента на объемное тело, удаленного усилия (remote force) или удаленного граничного условия (remote displacement) с главной сущности (чаще всего вершины или узла) на побочную. Данный тип связи позволяет учесть плечо приложения удаленной нагрузки или граничного условия без добавления в конструкцию дополнительной жесткости.
Связь Расстояние между сущностями: |
Связь Интерполяция: |
• жесткая связь между главной и побочной сущностью; |
• не добавляет дополнительную жесткость в конструкцию; |
• сокращает количество уравнений, уменьшает время расчета. |
• добавляет ненулевые элементы в матрицу жесткости, что увеличивает время расчета. |
Моделирование навесного оборудования
В примере рассматривается навесное оборудование, которое не является объектом расчета, а только объектом нагружения. Известны места крепления прибора, координаты его центра масс и сама масса оборудования. В случае если прибор имеет достаточную жесткость, то его лучше моделировать жесткой связью – связь расстояние между сущностями (наиболее частый случай). Если прибор имеет недостаточную жёсткость, применяется связь интерполяция.
ВАЖНО: применение связи интерполяция существенно увеличивает время расчета и требования по ОЗУ для расчета прямым методом, и существенно возрастает с увеличением узлов в побочной сущности! Выбор типа связи зависит от требований конкретной задачи.
Для построения геометрии, генерации сетки, задания материалов, блоков и граничных условий выполните команды в препроцессоре CAE Fidesys:
reset
create surface rectangle width 0.7 zplane
delete Surface 1 keep_lower_geometry
graphics axis on
create curve location 0.35 0.35 0 direction 1 0 0 length 0.15
create curve location -0.35 -0.35 0 direction -1 0 0 length 0.15
create curve location -0.35 0.35 0 direction -1 0 0 length 0.15
create curve location 0.35 -0.35 0 direction 1 0 0 length 0.15
split curve 2 distance 0.1
split curve 10 distance 0.1 from end
split curve 4 distance 0.1
split curve 14 distance 0.1 from end
create vertex location 0 0.0305 0
mesh vertex 33
set duplicate block elements off
block 1 add vertex 33
block 1 name 'Сосредоточенная масса'
create lumpmass properties 1
modify lumpmass properties 1 mass 50
modify lumpmass properties 1 mass_inertia 0
block 1 cs 1 element lumpmass
block 1 lumpmass properties 1
merge all
curve all size auto factor 5
curve all scheme equal
mesh curve all
create material 1 from 'Углеродистая сталь'
set duplicate block elements off
block 2 add curve all
block 2 name 'балки'
create beam properties 2
modify beam properties 2 type 'Hollow Rectangle'
modify beam properties 2 angle 0.0
modify beam properties 2 ey 0.0
modify beam properties 2 ez 0.0
modify beam properties 2 geom_B 0.02
modify beam properties 2 geom_H 0.015
modify beam properties 2 geom_c1 0.0017
modify beam properties 2 geom_c2 0.0018
modify beam properties 2 geom_d1 0.0015
modify beam properties 2 geom_d2 0.0016
modify beam properties 2 mesh_quality 2
modify beam properties 2 warping_dof off
block 2 material 1 cs 1 element beam order 1
block 2 beam properties 2
nodeset 2 add vertex 18 22 26 30
create displacement on vertex 10 12 14 16 dof all fix 0
В первом случае смоделируем связь с помощью вида Расстояние между сущностями. Задайте связь между вершиной и набором узлов. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Связи, Действие - Создать. Задайте необходимые сущности и тип Расстояние между сущностями. Нажмите Применить.
Во втором случае смоделируем связь с помощью вида Интерполяции. Задайте связь между вершиной и набором узлов. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Связи, Действие - Создать. Задайте необходимые сущности и тип Интерполяции. Нажмите Применить.
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд выберите Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Модальный анализ, Модальный анализ - Общие. Задайте число собственных частот. Нажмите Применить.
Задайте дополнительные настройки. На панели команд выберите Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Модальный анализ, Модальный анализ - Общие. Нажмите Применить, Начать расчет
Анализ результатов
Нажмите Ctrl+E;
В главном меню выберите Расчёт - Открыть результат;
На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результат).
Появится окно FidesysViewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
Для отображения 3D-вида сечения балки установите фокус на названии расчета и нажмите на панели команд кнопку Открыть 3D - 
.
Примените фильтр "Деформировать по вектору" для того, чтобы отобразить результаты в деформированном виде. В верхней строке выберите Фильтры - Алфавитный указатель - Деформировать по вектору. В Свойствах укажите множитель масштаба - 1 и нажмите Применить. Далее проведем сравнение первых трех форм в каждом расчете:
Моделирование навесного оборудования
В примере рассматривается навесное оборудование, которое не является объектом расчета, а только объектом нагружения. Известны места крепления прибора, координаты его центра масс и сама масса оборудования. В случае если прибор имеет достаточную жесткость, то его лучше моделировать жесткой связью – связь расстояние между сущностями (наиболее частый случай). Если прибор имеет недостаточную жёсткость, применяется связь интерполяция.
ВАЖНО: применение связи интерполяция существенно увеличивает время расчета и требования по ОЗУ для расчета прямым методом, и существенно возрастает с увеличением узлов в побочной сущности! Выбор типа связи зависит от требований конкретной задачи.
Для построения геометрии, генерации сетки, задания материалов, блоков и граничных условий выполните команды в препроцессоре CAE Fidesys:
reset create surface rectangle width 0.7 zplane delete Surface 1 keep_lower_geometry graphics axis on create curve location 0.35 0.35 0 direction 1 0 0 length 0.15 create curve location -0.35 -0.35 0 direction -1 0 0 length 0.15 create curve location -0.35 0.35 0 direction -1 0 0 length 0.15 create curve location 0.35 -0.35 0 direction 1 0 0 length 0.15 split curve 2 distance 0.1 split curve 10 distance 0.1 from end split curve 4 distance 0.1 split curve 14 distance 0.1 from end create vertex location 0 0.0305 0 mesh vertex 33 set duplicate block elements off block 1 add vertex 33 block 1 name 'Сосредоточенная масса' create lumpmass properties 1 modify lumpmass properties 1 mass 50 modify lumpmass properties 1 mass_inertia 0 block 1 cs 1 element lumpmass block 1 lumpmass properties 1 merge all curve all size auto factor 5 curve all scheme equal mesh curve all create material 1 from 'Углеродистая сталь' set duplicate block elements off block 2 add curve all block 2 name 'балки' create beam properties 2 modify beam properties 2 type 'Hollow Rectangle' modify beam properties 2 angle 0.0 modify beam properties 2 ey 0.0 modify beam properties 2 ez 0.0 modify beam properties 2 geom_B 0.02 modify beam properties 2 geom_H 0.015 modify beam properties 2 geom_c1 0.0017 modify beam properties 2 geom_c2 0.0018 modify beam properties 2 geom_d1 0.0015 modify beam properties 2 geom_d2 0.0016 modify beam properties 2 mesh_quality 2 modify beam properties 2 warping_dof off block 2 material 1 cs 1 element beam order 1 block 2 beam properties 2 nodeset 2 add vertex 18 22 26 30 create displacement on vertex 10 12 14 16 dof all fix 0
В первом случае смоделируем связь с помощью вида Расстояние между сущностями. Задайте связь между вершиной и набором узлов. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Связи, Действие - Создать. Задайте необходимые сущности и тип Расстояние между сущностями. Нажмите Применить.
Во втором случае смоделируем связь с помощью вида Интерполяции. Задайте связь между вершиной и набором узлов. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Связи, Действие - Создать. Задайте необходимые сущности и тип Интерполяции. Нажмите Применить.
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд выберите Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Модальный анализ, Модальный анализ - Общие. Задайте число собственных частот. Нажмите Применить.
Задайте дополнительные настройки. На панели команд выберите Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Модальный анализ, Модальный анализ - Общие. Нажмите Применить, Начать расчет
Анализ результатов
Нажмите Ctrl+E;
В главном меню выберите Расчёт - Открыть результат;
На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результат).
Появится окно FidesysViewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
Для отображения 3D-вида сечения балки установите фокус на названии расчета и нажмите на панели команд кнопку Открыть 3D - .
Примените фильтр "Деформировать по вектору" для того, чтобы отобразить результаты в деформированном виде. В верхней строке выберите Фильтры - Алфавитный указатель - Деформировать по вектору. В Свойствах укажите множитель масштаба - 1 и нажмите Применить. Далее проведем сравнение первых трех форм в каждом расчете:
