Методические указания к курсовой работе «Алгоритмизация и модификация САЕ-систем» (стр. 3 )

  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 Кр.3.  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 Кр.3.  6-го семестра,  и подсчитать % изменения этих максимальных значений. Указать максимальное значение (в %) изменения напряжений на старой и новой сетках.

Форма таблицы приведена ниже. Здесь NE-  число КЭ.

Таблица 2.1.

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

Примечание:

Так как старая и новая сетки чаще всего будут иметь разное число КЭ, то прямое сравнение напряжений при таких условиях будет некорректным.

Поэтому одну из сеток следует рассчитывать при NRC=7 (обычно такой сеткой будет сетка КР 7-го семестра из-за большего числа зон), а вторую сетку надо рассчитывать при том NRC,  при котором получается число КЭ сравнимым с числом КЭ первой сетки при NRC=7.

Понятно, что при равном числе КЭ в старой и новой сетках расчет следует проводить при NRC=7 для обеих сеток. 

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

П.2.2. Анализ влияния характеристик свойств КЭ на результаты вычислений.

Предварительно надо реализовать несколько свойств КЭ в пластине и подобрать наиболее оптимальные соотношения толщин.

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.

Таблица 2.2.

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 д (толщина)=	Е= 9900000.0 Н/см2 = 0.33 растяжения = 35000.0 Па сжатия= 20000.0 Па д (толщина)=	Е= 10700000Н/см2; = 0.33 растяжения =42000 Па; сжатия= 28000.0 Па д (толщина)=

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.

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. Удобнее всего это делать с помощью опции «Проверка на разрушение» модуля графического вывода результатов расчета

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.

Тем не менее, необходимо будет сравнить массы пластины,  выполненной из одного и нескольких материалов. Площади зон указаны при выводе окна «Структура зон» подсистемы геометрического моделирования.

Точность задания толщин не должна превышать 0.01см.

Задание разных свойств КЭ рассчитываемого объекта ставит целью:

а) повысить общий уровень напряжений в пластине (до разумных или возможных пределов), так как более высокие значения напряжений подсчитываются МКЭ точнее, а, следовательно, доверия к получаемым результатам расчета МКЭ будет больше. Помимо этого, при высоких значениях напряжений легче обеспечивается сходимость результатов, что является темой выполнения следующих пунктов КР.

б) в большей степени использовать несущие способности материалов, из которых изготовлена конструкция, что в идеале, как уже говорилось, позволит уменьшить массу пластины.

в) 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, конечно, допускаемых напряжений.

Следует иметь в виду, что для достижения всех этих целей возможно придется в некоторых местах увеличить толщину, отказавшись от назначения её минимально необходимой. Такие случаи надо отдельно обговорить в отчете.

Для реализации П.2.2 удобно пользоваться минимальным количеством цветовых градаций шкалы при выводе графического изображения.

Проект должен правильно рассчитывать до NRC=12.

После этого можно переходить к собственно анализу влияния характеристик свойств КЭ на результаты вычислений.

Анализ следует проводить при NRC=7, заполнив таблицу 2.3. (аналогичную

таблице 2.1) 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 при использовании нескольких  свойств при оптимальных соотношениях толщин, найденных для этих свойств в П.2.2. 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.

Таблица 2.3.

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

Оформление отчета по П.2.