fidesys
В примере показано моделирование теплового и деформационного процесса во время обработки лазером. Для примера взята Г-образная труба из Углеродистой стали (геометрия создается с нуля). По трубе по круговой траектории последовательно проходят два лазера. Для моделирования теплового воздействия используется нормально-круговой источник тепла, запрограммированный для движения по окружности.
Построение геометрической модели
Создайте вершины по координатам. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Вершина, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Координаты и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте то же самое для координат (4, 2, 0).
Создайте кривые, объединяющие созданные вершины. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Линия и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте то же самое для ID вершин: 2 4.
Создайте окружность с помощью центральной точки вершины. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Дуга или окружностьи задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Создайте вершину с помощью пересечения двух кривых, для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Вершина, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Пересечение и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте то же самое для кривых: 2 и 3.
Разбейте кривую вершиной. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Изменить. Из выпадающего списка выберите Разбитьи задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Для возвращения цвета объекту, заданного по умолчанию, в командную строку пропишите команду: color global default.
Разбейте кривую вершиной. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Изменить. Из выпадающего списка выберите Разбитьи задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте то же самое для ID кривой: 3 и ID вершины: 8 7.
Удалите лишние кривые, для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Изменить. Задайте необходимые кривые и нажмите Применить.
Срастите все кривые на модели. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Срастить. Из выпадающего списка выберите Срастить и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Создайте окружность по радиусу, отсчитываемому от заданного центра, направлению нормали и образуемому дугой центральному углу. Для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Создать. Из выпадающего списка выберите Дуга или окружность и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте то же самое для создания второй окружности с радиусом 0.37.
Создайте поверхность при помощи ограничивающих кривых. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Поверхность, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Ограничивающие кривые и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Сделайте протяжку поверхности. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Протяжка и задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Срастите все геометрические объекты, для этого в командную строку пропишите команду: merge all.
Удалите лишнюю поверхность. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Поверхность, Действие - Удалить. Введите требуемые поверхности и нажмите Применить.
Затем удалите лишние вершины. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Вершина, Действие - Удалить. Введите требуемые вершины и нажмите Применить.
Задание материала и свойств блока
Создайте материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. Перетащите материал «Углеродистая сталь» в поле Материал.
Нажмите Применить и закройте окно Управление материалами.
Создайте блок. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте свойства блоку. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Построение сетки
Постройте сетку на кривой 11. На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - На кривых, Действие - Построение сетки. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Проделайте то же самое для кривых: 14 и 26.
Затем постройте сетку на кривой 20, поменяв при этом примерный размер на 0.02. Нажмите Применить.
Постройте сетку вокруг отверстия, для этого на панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Поверхностная, Действие - Построение сетки. Из выпадающего списка выберите Отверстие. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Сделайте протяжку поверхностной сетки, для этого на панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - Объемная, Действие - Построение сетки. Из выпадающего списка выберите Отверстие. Задайте необходимые параметры и нажмите Применить.
Проделайте то же самое доя объема 3 и исходной поверхности 8.
Проделайте то же самое доя объема 4 и исходной поверхности 12.
Задание начальных условий
Задайте начальную температуру. На панели команд выберите Режим - Начальные условия, Объект - Температура, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте температуру среды. На панели команды выберите Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Временный анализ, Временный анализ - Свойства среды. Задайте температуру и нажмите Применить.
Задание граничных условий и зависимость ГУ
Задайте два раза тепловой поток на поверхность 2. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Тепловой поток, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте зависимость теплового потока от времени. На панели команд выберите Режим - Зависимость ГУ. В появившемся окне Зависимость ГУ введите формулу if(t<=31.4, 4 * 1e+8 * exp(-9500 * ((x-0.4 * sin(0.2 * t))^2+(z-0.4 * cos(0.2 * t))^2+(y-0.903409)^2)), 0) и нажмите Применить.
Затем задайте зависимость для второго теплового потока. Введите необходимую формулу if(t>31.4, 4 * 1e+8 * exp(-9500 * ((x-0.4 * sin(0.2 * (t-31.4)))^2+(z-0.4 * cos(0.2 * (t-31.4)))^2+(y+0.846591)^2)), 0) и нажмите Применить.
Закрепите один конец трубы в перемещениях по X и Z. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Другой конец трубы закрепите по всем перемещениям. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещение, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Запуск расчета
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Временной анализ, Временной анализ - Общие. 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.
На верхней панели выберите данные результата расчета для отображения. Из первого выпадающего списка выберите Температура. В результате на модели отобразится поле распределения температуры.
Теперь отобразите деформации по Мизесу. На панели инструментов из первого выпадающего списка выберите Деформации, из второго - Мизес. Ниже на рисунке показано распределение деформаций по Мизесу.
Также на модели можно посмотреть распределение перемещений, для этого на панели инструментов установите Перемещения - Сумма. В результате на модели отобразится распределение перемещений.
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 vertex 0 -2 0 create vertex 0 2 0 create vertex 0.5 1.5 0 create vertex 4 2 0 create curve vertex 1 2 create curve vertex 2 4 create curve arc center vertex 3 radius 0.5 normal 0 0 1 create vertex AtIntersection curve 1 3 create vertex AtIntersection curve 2 3 split curve 1 at vertex 7 color global default split curve 2 at vertex 8 split curve 3 at vertex 8 7 delete curve 8 10 5 6 merge curve all create curve arc radius 0.4 center location 0 -2 0 normal 0 1 0 start angle 0 stop angle 360 create curve arc radius 0.37 center location 0 -2 0 normal 0 1 0 start angle 0 stop angle 360 create surface curve 12 11 sweep surface 1 along curve 4 9 7 keep individual delete curve 4 9 7 merge all delete surface 1 delete vertex 3, 7, 8 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 delete mesh volume all propagate curve 11 size 0.04 curve 11 scheme equal mesh curve 11 curve 14 size 0.04 curve 14 scheme equal mesh curve 14 curve 26 size 0.04 curve 26 scheme equal mesh curve 26 curve 20 size 0.02 curve 20 scheme equal mesh curve 20 surface 1 scheme hole rad_intervals 2 mesh surface 1 volume 2 redistribute nodes off volume 2 scheme Sweep target surface 4 sweep transform least squares volume 2 autosmooth target on fixed imprints off smart smooth off mesh volume 2 volume 3 redistribute nodes off volume 3 scheme Sweep target surface 8 sweep transform least squares volume 3 autosmooth target on fixed imprints off smart smooth off mesh volume 3 volume 4 redistribute nodes off volume 4 scheme Sweep target surface 12 sweep transform least squares volume 4 autosmooth target on fixed imprints off smart smooth off mesh volume 4 create initial temperature on volume all modify initial temperature 1 value 20 environment temperature 20 create heatflux on surface 2 value 0 create heatflux on surface 2 value 0 create formula 1 'if(t<=31.4, 4 * 1e+8 * exp(-9500 * ((x-0.4 * sin(0.2 * t))^2+(z-0.4 * cos(0.2 * t))^2+(y-0.903409)^2)), 0)' modify heatflux 1 formula 1 create formula 2 'if(t>31.4, 4 * 1e+8 * exp(-9500 * ((x-0.4 * sin(0.2 * (t-31.4)))^2+(z-0.4 * cos(0.2 * (t-31.4)))^2+(y+0.846591)^2)), 0)' modify heatflux 2 formula 2 create displacement on surface 1 dof 1 dof 3 fix 0 create displacement on surface 12 dof all fix 0 analysis type dynamic elasticity heattrans dim3 preload off dynamic method full_solution scheme implicit steps 126 newmark_gamma 0.005 maxtime 62.8
