Методические указания к курсовой работе «Алгоритмизация и модификация САЕ-систем» (стр. 2 )

Следует иметь в виду, что  геометрическая модель, граничные условия и внешние воздействия должны быть идентичны модели, решенной в 6-ом семестре.

При экспорте только геометрической модели в указанной  директории создается обычный для Sigma  файл *.sfm.

При экспорте полной модели в выбранной папке создаются 5 дополнительных файлов:

prep_griddm. nodes – файл с номерами и координатами узлов;

prep_griddm. elems – файл с номерами КЭ и номерами узлов, образующих КЭ;

materials. elems – файл с характеристиками свойств КЭ (номера свойства, характеристками материала КЭ,  значение толщины КЭ)

bounds. nodes – файл со значениями номеров закрепленных узлов  признаками закрепления (по осям  Х и  Y);

forces. nodes – файл с номерами нагруженных узлов и со значениями сил в этих узлах по осям X и Y).

В этой же папке  необходимо создать  проект Sigma. При конфигурировании проекта необходимо указать только файл формы *.sfm. 

Напомним, что номера и координаты узлов, образующих сетку КЭ, в Sigma без использования Preproсessor-а выполняет подпрограмма GRIDDM. for, функцию назначения границ подобластей КЭ определенного свойства и назначение номера этого свойства выполняет подпрограмма FINDNOOD. for, функцию реализации граничных условий  выполняет подпрограмма BOUND. for, а функцию приложения сил в узлах – FORCE. for.

Если в папке проекта находятся 5 вышеперечисленных файла, то программа будет автоматически использовать именно эти файлы, игнорируя подпрограммы GRIDDM. for, FINDNOOD. for, BOUND. for и  FORCE. for, если даже указать их в конфигурации проекта. Поэтому при расчете пластины, подготовленной в Preproсessor-е используются, повторяем, prep_griddm. nodes, prep_griddm. elems, materials. elems, bounds. nodes и forces. nodes.

Доказательством идентичности задачи, подготовленной к расчету с использованием  Preproсessor-а, должны служить в отчете  скриншоты геометрических моделей 6-го семестра из Sigma и 7-го семестра из  Preproсessor-а, таблицами значений сил в узлах при решении задачи средствами только Sigma  и с использованием  Preproсessor-а и  скриншоты результатов решения задачи проектами  6-го и 7-го семестров при NRC=3.

Следует заметить, что сравнение сил в узлах имеет смысл только при полном совпадении положения нагруженных узлов сетки, подготовленной в препроцессоре, с положением нагруженных узлов сетки, подготовленной в Sigma. Если этого нет, то следует сравнивать суммарные силы по участкам, как это делалось в П.2 КР 6-го семестра.

В заключение предварительного этапа выполнения П.1. в отчете должна присутствовать таблица сравнения верхних и нижних значений всех напряжений в пластине при решениии задачи только в Sigma  и с использованием  Preproсessor-а.

Напоминаем, что все рисунки должны быть снабжены комментариями после некоторого анализа.

После выполнения подготовительного этапа студент приступает к выполнению основной части работы П.1.

Практический (основной) этап  П.1.

В основной практической части П.1. на основе результатов Кр 6-го семестра по выделению подобластей повышенных и пониженных значений напряжений студент в Preproсessor-е создает  новую форму геометрической  модели (файл. sfm) с новым  делением пластины на 8-ми-узловые зоны с тем, чтобы границы некоторых зон приблизительно совпадали с границами подобластей с повышенным и пониженным уровнями напряжений. Т. е. новая форма геометрической модели должна более адекватно описывать найденные в Кр 6-го семестра области повышенных и пониженных значений напряжений.

Требования к формированию зон и их сторон совпадают с требованиями пункта  Кр.1 семестра 6.

Для сторон, образующих внешнюю геометрию пластины,  рекомендуется между основными узлами использовать только простейшие геометрические линии: прямая, окружность. Стороны внутри пластины могут иметь изломы в промежуточных узлах для более адекватного описания границ областей повышенных и пониженных значений напряжений.

Экспортирует новую форму  геометрической модели, созданной в Preproсessor-е, в выбранную директорию, где средствами Sigma, создает новый проект, указав в конфигурации проекта новую форму геометрической модели.

Заканчивает  конфигурирацию проекта 7-го семестра, сделав редактируемыми BOUND и  FORCE, после чего  копирует в эту папку BOUND и  FORCE из Кр 6-го семестра, замещая тем самым стандартные BOUND. for и  FORCE. for. В созданном проекте 7-го семестра должна  использоваться новая геометрическая модель, подготовленная в Preproсessor-е, совместно  с подпрограммами  BOUND и  FORCE, разработанными и отлаженными студентом в процессе выполнения Кр 6-го семестра.

В этой же папке должна находиться форма геометрической модели Кр 6-го семестра с тем, чтобы была возможность рассчитать проект со старой и новой формой геометрической модели. Поэтому в названии файла геометрии 6-го семестра должна присутствовать цифра 6, а 7-го семестра – цифра 7.

Проект должен работать в Sigma 7.2 с обоими файлами при указании имени соответствующего файла. sfm в конфигурации  проекта.

Оформление отчета по П.1.

Отчет по П.1 должен содержать:

скриншоты геометрической модели из Кр 6-го семестра и модели из  Preproсessor-а, а также полную модель, подготовленную в  Preproсessor-е  в следующем виде:

при NRC=3 в одной строке привести скриншоты графических результатов решения задачи Кр 6-го семестра в Sigma без использования Preproсessor-а и 7-го семестра с использованием Preproсessor-а с номерами узлов; при NRC=3 таблицы значений сил в узлах при решении задачи 6-го семестра, значения сил, рассчитанные Preproсessor-ом,  значения сил из Sigma после экспорта и расчета в ней полной модели, подготовленной в Preproсessor-е; при NRC=3 таблица сравнения максимальных значений напряжений по зонам при решении задачи только в Sigma  и в Sigma с использованием  Preproсessor-а;

Далее должен присутствовать анализ результатов сравнения и вывод по функционалу Preproсessor-а с указанием замеченных недостатков.

в одной строке скриншот результатов решения задачи Кр 6-го семестра при NRC=7 с выделенными подобластями пониженных средних и повышенных значений напряжений (из Кр 6-го семестра), скриншот геометрической модели нового разбиения из Preproсessor-а и скриншот того же разбиения после экспорта в Sigma;

  Под картинками привести значения диапазонов пониженных, средних и повышенных напряжений, использованные в Кр 6-го семестра при поиске очертаний соответствующих подобластей, и перечисление номеров зон нового разбиения, где будет реализовано то или иное свойство КЭ;

  при NRC=7 для доказательства правильности построения новой геометрической модели поместить таблицу теоретических значений суммарных сил (интегралов с указанием пределов интегрирования) от распределённой нагрузки и её участков, а также значений сил на этих участках и сторонах, получающихся на старой и новой сетках. Указать причины расхождений;   при NRC=7 для доказательства правильности построения новой геометрической модели в одной строке скриншот картинок эквивалентных напряжений с указанием зон на старой и новой сетках (со шкалами значений напряжений), с приложенными силами и реализованными граничными условиями;   вывод по результатам выполнения раздела 1.2 П.1.

Проверка.

Представляемый материал для проверки выполнения П.1 должен содержать:

1. папку с проектом Sigma 6-го семестра, содержащую только 4 необходимых файла.

2. папку punkt11, содержашую две папки:

а) папку проекта препроцессора  с приложенными силами, реализованными граничными условиями и заданными характеристиками используемого материала.

б) папку, содержащую файлы полной модели этого проекта препроцессора, экспортированного в Sigma. В этой папке, помимо экспортированных файлов, должен быть ещё отдельно файл spr проекта, сформированный студентом в Sigma, который должен читать экспортированные файлы и рассчитывать проект 6-го семестра, сформированный в препроцессоре, без использования подпрограмм BOUND и FORCE прошлого семестра.

3. папку punkt12, содержашую две аналогичные папки:

а) папку проекта препроцессора с новым делением на зоны (новой формой), но без формирования сетки и приложения нагрузок и реализации граничных условий

б) папку, содержащую файл новой формы sfm проекта препроцессора, экспортированного в Sigma. В этой же папке должны быть файлы BOUND и FORCE 6-го семестра. С использованием экспортированного файла sfm и подпрограмм BOUND и FORCE в этой папке должен быть сформирован студентом новый проект Sigma.

Этот проект будет основным при дальнейшем выполнении заданий КР 7-го семестра.

П.2. Исследование влияния входных параметров на результаты решения задачи МКЭ.

Содержание работы по П.2.

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

Результаты решения приближенными методами, в том числе и МКЭ, критическим образом зависят  от степени дискретизации рассчитываемого объекта. Поэтому сравнение результатов расчета  на двух сетках имеет смыл только когда степеь дискретизации - число КЭ у них однаково. Но и это не будет исчерпывающим условием.  При анализе влияния сетки по максимальным значениям выходных параметров  программы численного метода важно понимать, одинаковая ли степень дискретизации в тех областях, где возникают максимальные значения напряжений. Последнее является уже более сложной задачей.

В П.2.1 для оценки влияния разных сеток КЭ на результаты расчетов проводится на основе соблюдения хотя бы приблизительного равенства числа КЭ во всей рассчитываемой области.