Методические указания к курсовой работе (типовому семестровому заданию) «Алгоритмизация и модификация САЕ-систем (на примере САЕ Sigma и Nastran) » (стр. 2 )

П.2.1. Анализ влияния сетки КЭ на результаты вычислений.

  провести расчет при NRC=7 напряженно-деформированного состояния пластины на старой и новой сетках с материалом, применённым в КР 6-го семестра и при  толщине, равной , полученной в П.4. КР 6-го семестра.

  для NRC=7 составить таблицу, в которой указать диапазоны максимальных значений всех видов напряжений, получающихся в результате расчета на старой и новой сетках при  толщине, равной , полученной в П.4. КР 6-го семестра,  и подсчитать % изменения этих максимальных значений. Указать максимальное значение (в %) изменения напряжений на старой и новой сетках. Форма таблицы приведена ниже.

Таблица 2.1.

Сетка и число свойств	NE число КЭ	max	max	max	max	max	max	max из всех видов напряжений
Старая сетка Одно свойство
Новая сетка Одно свойство	32800	9200	10000	35100	8100	33000	35100
-21900	-21300	-2900	-18300	-23200	12000	-23200
% изменения значений

Примечание: так как старая и новая сетки могут иметь разное число КЭ, то для правильного сравнения значений следует привести результаты новой сетки к результатам  старой, разделив значения, получающиеся на новой сетке, на число КЭ в новой сетке и умножив на число КЭ в старой сетке. Приведенные значения на новой сетке надо записать под истинными. Сравнивать надо приведенные значения, полученные на новой сетке, со значениями, полученными на старой сетке. Понятно, что при равном числе КЭ в старой и новой сетках такого пересчета не потребуется. 

  провести анализ полученных числовых результатов и сделать выводы по влиянию изменения сетки на результаты расчета МКЭ с учетом уровня значений напряжений.

П.2.2. Реализация нескольких свойств КЭ.

Студент, модифицируя подпрограммы FORMDD. for и (или) GRIDDM. for (выбрав наиболее рациональный или приемлемый для себя способ),  реализует назначение разных свойств КЭ в подобластях с малым, средним и высоким уровнями напряжений.

При этом:

  в подобластях со средним уровнем напряжений использует

  материал Алюминиевый сплав КР 6-го семестра;

  в подобластях с пониженным уровнем напряжений –

  материал 6061-Т651 Al Plate (из банка материалов FEMAP);

  в подобластях с повышенным уровнем напряжений –

  материал 2024-Т351 Al Plate (из банка материалов FEMAP); 

Характеристики  используемых материалов.

Алюминиевый сплав КР 6-го семестра	6061-Т651 Al Plate	2024-Т351 Al Plate
Е=7200000.0 Н/см2  = 0.3 растяжения= 38000.0 Па сжатия= 25000.0 Па	Е= 9900000.0 Н/см2 = 0.33 растяжения = 35000.0 Па сжатия= 20000.0 Па	Е= 10700000Н/см2; = 0.33 растяжения =42000 Па; сжатия= 28000.0 Па

Задание номера свойства конечного элемента  может быть осуществлено двумя способами (демонстрация - в Example3):

в программе GRIDDM. for вызовом подпрограммы PROPERTYGRIDDM. for;

в программе FORMDD. for вызовом подпрограммы PROPERTYFORMDD. for.

Возможны и другие варианты.

Подпрограммы PROPERTYGRIDDM. for и PROPERTYFORMDD. for  находятся в файле FINDNODD. for.

Подпрограмма PROPERTYGRIDDM. for назначает номера свойств конечным элементам, находящимся в конкретных зонах, в соответствии с номерами этих зон.

Подпрограмма PROPERTYFORMDD. for назначает номера свойств КЭ  исходя из геометрического расположения КЭ.

При конкретной реализации необходимо составить алгоритмы, которые наилучшим образом будут назначать номера свойства конкретному элементу тем или иным способом.

П.2.3. Нахождение оптимальных соотношений толщин.

  Подобрать при NRC=7 значения толщин для всех свойств  КЭ из условия обеспечения равнопрочности, которое в идеале обозначает выведение всех подобластей пластины на уровень максимально возможных (допускаемых) для этих подобластей напряжений.

Учитывая, что плотность материала для разных свойств принимается одинаковой и равной 0.0028кг/см3, такой подход должен привести принципиально к конструкции наименьшей массы, если бы не ограничение, что минимальное значение толщины не может быть меньше технологически допустимой 0.1см.

Точность задания толщин не должна превышать 0.01см.

Этим преследуется цель повысить общий уровень напряжений в пластине (до разумных или возможных пределов), так как более высокие значения напряжений подсчитываются МКЭ точнее, а в таких случаях легче обеспечивается сходимость результатов, что является темой выполнение следующих пунктов КР.

Кроме того, это принципиально позволяет снизить резкие пики напряжений, выровнять, насколько это окажется возможным,  значения напряжений по всей пластине  или добиться плавного перехода от одного значения к другому на участках пластины, не превысив, тем не менее, допускаемых напряжений. Для реализации этого требования удобно пользоваться минимальным количеством цветовых градаций шкалы при выводе графического изображения.

Проект должен правильно рассчитывать до NRC=12.

Оформление отчета по П.2.

Отчет по П.2. должен содержать:

таблицу  2.1. и выводы о влиянии сетки КЭ на результаты решения задачи с одним свойством;  таблицу 2.2. характеристик свойств КЭ (включая найденные толщины

из условия равнопрочности для  получения конструкции минимальной массы) с перечислением зон их применения.

Под таблицей привести значение массы пластины с использованием одного свойства при толщине , полученной в П.4. КР 6-го семестра, и  массу пластины с использованием нескольких свойств (по дополнительному требованию преподавателя) ;

краткое описание использованного способа реализации разных свойств КЭ; в одной строке:

а) Print Screen на новой сетке с указанием зон при  NRC=7 того вида напряжений (со шкалой значений), при котором получаются наиболее опасные  значения с использованием одного (первого) свойства КЭ при толщине, найденной для этого свойства в П.2.3.;

б) Print Screen при  NRC=7 с указанием зон того вида напряжений при котором получаются наиболее опасные  значения (со шкалой значений) с использованием нескольких свойств КЭ при толщинах, найденных для этих свойств в П.2.3.;

в) для NRC=7 составить таблицу, в которой указать диапазоны максимальных значений всех видов напряжений, получающихся в результате расчета на новой сетке при использовании одного свойства КЭ при толщине,  равной , полученной в П.4. КР 6-го семестра  и нескольких  свойств при толщинах, найденных для этих свойств в П.2.3. Подсчитать % изменения этих максимальных значений. Указать максимальное значение (в %) изменения напряжений в результате изменения характеристик свойств КЭ и сделать выводы по влиянию изменения этих характеристик на результаты расчета МКЭ. Форма таблицы 2.3. аналогична форме таблицы П.2.1.;

Сетка и число свойств	max	max	max	max	max	max	max из всех видов напряжений
Новая сетка Одно  свойство	32800	9200	10000	35100	8100	33000	35100
-21900	-21300	-2900	-18300	-23200	12000	-23200
Новая сетка Несколько свойств
% изменения значений

указать, где, в каком районе, в какой зоне и на каком свойстве возникают максимальные значения определяющего  напряжения на новом разбиении с использованием нескольких свойств КЭ; анализ нового разбиения по сравнению со старым, анализ полученных результатов, а также краткое сравнение уровней напряжений с оценкой плавности перехода от одних напряжений к другим (по картинам эквивалентных напряжений) с одним и несколькими свойствами КЭ;

Примечания: