В примере демонстрируется процесс создания модели объемного и балочного варианта болтов, задания натяга и его фиксацию для последующего догружения модели с учетом затяга. Также демонстрируется пример затяга множества балочных моделей болтов одним контактом.

Затяг реализуется контактом особого типа "связанный по касательной", который позволяет взаимное проникновение половинок болта друг в друга, но запрещает поперечное смещение. Фиксация преднатяга осуществляется через замену контакта на "связанный" на втором шаге через управление контактами по шагам.

Важно: В версии 5.2 преднатяг через контакт «Связанный по касательной» работает только в геометрически линейной постановке! В случае необходимости учесть преднатяг в геометрически нелинейной задаче необходимо осуществлять включение геометрически нелинейности на следующем шаге.

Болтовой преднатяг. Объемная постановка

Построение модели

Создайте цилиндр высотой 0.1 и радиусом 0.01. Для этого на панели команд выберите модуль построения геометрии Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Создать. Из списка геометрических примитивов выберите Цилиндр и задайте требуемые параметры. Нажмите Применить.

Разрежьте цилиндр на две части горизонтально. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выплывающего списка выберите Координатная плоскость и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.

Разрежьте верхний объем цилиндра на две части в плоскости z. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выплывающего списка выберите Координатная плоскость и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.

Разрежьте нижний объем цилиндра на две части в плоскости z. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выплывающего списка выберите Координатная плоскость и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.

Отмасштабируйте объемы. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Преобразовать. Из выплывающего списка выберите Масштабировать. Выберите необходимые поверхности. Нажмите Применить.

Отпечатайте и срастите объемы 3 1. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Отпечатать/срастить. Из выплывающего списка выберите Отпечатать и срастить и задайте необходимые параметры.

Проделайте то же самое для объемов 4 2.

Построение сетки

Создайте сетку на объемах. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Интервалы. Из выплывающего списка выберите Автоматический размер и задайте необходимые параметры. Нажмите Задать размер,Построить сетку.

Задание материала и свойств блоков

Задайте материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. В колонке "Импортированный материал" дважды нажмите на Углеродистая сталь. Нажмите Применить.

Создайте блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.

Задайте параметры для блока. На панели команд выберите модуль задания свойств материала Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.

Задание граничных условий

Жестко закрепите поверхность болта. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.

Закрепите поверхность 17 в перемещениях по X и Y.

Закрепите поверхность 17 в направлении по Z.

Задайте перемещение поверхности 17.

Задайте контакт связанный по касательной между поверхностями с преднатягом. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.

Задайте связанный контакт между поверхностями. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте необходимые значения и нажмите Применить.

Запуск расчета

Задайте тип задачи, которую требуется решить. На панели команд выберите модуль настроек расчёта Режим - Настройки расчёта, Настройки расчёта - Статический, Статический - Общие. Задайте настройки расчета, затем поставьте галочку Число шагов нагружения. Задайте для перемещения 3 активный шаг 1. Нажмите Применить.

Задайте для перемещения 4 активный шаг 2. Нажмите Применить.

Задайте для контакта 1 активный шаг 1. Нажмите Применить.

Задайте для контакта 2 активный шаг 2. Нажмите Применить.

Закройте окно Настройки шагов нагружения и нажмите Применить, Начать расчет.

Анализ результатов

Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами:

• Нажмите Ctrl+E;

• В главном меню выберите Расчёт - Результаты. Нажмите Открыть последний результат;

• На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результаты).

Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

Включите режим просмотра каркас, для этого на панели инструментов необходимо выбрать из выпадающего списка Каркас. Затем отобразите деформированное состояние. В стандартной строке выберите Фильтр → Алфавитный указатель → Деформировать по вектору. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить. В результате отобразится следующая картинка

Посмотрите изменения напряжений и перемещений по шагам – убедитесь, что происходит натяг через взаимное проникновение и не происходит раскрытие соединения на 2 шаге.

Использование консольного интерфейса

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

reset
create Cylinder height 0.1 radius 0.01 
webcut volume all with plane zplane offset 0 
webcut volume all with plane zplane offset 0.04 
webcut volume all with plane zplane offset -0.04 
Volume 1 4  scale X 1.8 Y 1.8 Z 1.0 
imprint volume 3 1  
merge volume 3 1  
imprint volume 4 2  
merge volume 4 2  
volume all size auto factor 5
mesh volume all
create material 1 from 'Углеродистая сталь'
set duplicate block elements off
block 1 add volume all
block 'Block 1' material 1 cs 1 element solid order 1
create displacement  on surface 18  dof all fix  
create displacement  on surface 17  dof 1 dof 2 fix  
create displacement  on surface 17  dof 3 fix  
create displacement  on surface 17  dof 3 fix 0.0001 
create contact master surface 4  slave surface 6  type tied_tangent preload 2000 tolerance 0.0005 method auto
create contact master surface 4  slave surface 6  type tied offset 0.0 tolerance 0.0005 method auto
analysis type static elasticity dim3
static steps 2
bcdep displacement 3 step 1
bcdep displacement 4 step 2
modify contact 1 step 1
modify contact 2 step 2

Болтовой преднатяг. Балочная постановка. Множественный затяг

Построение модели

Создайте кривую. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривые, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Линия. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.

Разбейте кривую пополам. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривые, Действие - Изменить. Из выплывающего списка выберите Разбить. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.

Переместите кривые. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривые, Действие - Преобразовать. Из выпадающего списка выберите Переместить. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.

Скопируйте кривые с сохранением всех свойств, для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Копировать и изменить и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.

Построение сетки

Постройте сетку на кривых. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - На кривых, Действие - Построение сетки. Из выплывающего списка выберите Равномерно и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить, Построить сетку.

Задание материала и свойств блоков

Задайте материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. В колонке "Импортированный материал" дважды нажмите на Углеродистая сталь. Нажмите Применить.

Создайте блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.

Задайте параметры для блока. На панели команд выберите модуль задания свойств материала Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте свойства для блока. Затем необходимо задать свойства балке, для этого нажмите на кнопку с троеточием. Введите необходимые параметры. Нажмите Применить. Закройте окно Задать свойства балки и нажмите Применить.

Задание граничных условий

Закрепите нижние и верхние вершины по всем степеням свободы. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.

Выделите и выключите видимость верхних половинок балок.

Задайте контакт связанный по касательной между вершинами с преднатягом. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Контакт, Действие - Создать. Задайте нужные параметры. Нажмите Применить.

Запуск расчета

Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Статический, Статический - Общие. Задайте требуемые параметры и нажмите Применить.

Задайте дополнительные настройки. На панели команд выберите Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Статический, Статический - Поля вывода. Задайте требуемые параметры и нажмите Применить, Начать расчет.

Анализ результатов

Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами:

• Нажмите Ctrl+E;

• В главном меню выберите Расчёт - Результаты. Нажмите Открыть последний результат;

• На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результаты).

Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

Отобразите 3D вид модели. Для отображения 3D-вида сечения балки установите фокус на названии расчета и нажмите кнопку 3D-вид на панели команд. Затем отобразите деформированное состояние. В стандартной строке выберите Фильтр → Алфавитный указатель → Деформировать по вектору. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить. В результате отобразится следующая картинка

Использование консольного интерфейса

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

reset
create curve location 0 0 0 location 0 0 0.1
split curve 1  fraction 0.5
move Curve 2 3  midpoint y 0.2 include_merged 
Curve 2 3  copy rotate 45 about z repeat 7 
curve all interval 2
curve all scheme equal
mesh curve all
create material 1 from 'Углеродистая сталь'
set duplicate block elements off
block 1 add curve all
create beam properties 1
modify beam properties 1 type 'Ellipse'
modify beam properties 1 angle 0.0
modify beam properties 1 ey 0.0
modify beam properties 1 ez 0.0
modify beam properties 1 geom_a 0.02
modify beam properties 1 geom_b 0.02
modify beam properties 1 mesh_quality 2
modify beam properties 1 warping_dof off
block 'Block 1' material 1 cs 1 element beam order 1
block 'Block 1' beam properties 1
draw view3d block all
create displacement  on vertex 11 19 26 15 14 27 34 23 7 10 18 22 30 31 3 6  dof all fix  
create contact master vertex 12 16 28 20 8 24 32 4  slave vertex 33 29 17 9 13 25 21 5  type tied_tangent preload {2000*8} tolerance 0.0005 method auto
analysis type static elasticity dim3
output nodalforce off energy off midresults on record3d on material off without_smoothing off trackingforce off fullperiodic off