Методические указания к контрольной работе №3м (циклу лабораторных работ 12м,13м) по дисциплине «Системы моделирования» (стр. 5 )

Если при заданных цифрах в окнах функционала «Зона нуля»  площадь получившейся области, например, пониженных значений  составляет, примерно, треть  от площади всей пластины, то, стало быть, диапазон пониженных значений  выбран удачно. Если меньше, надо увеличивать диапазон и наоборот. Если никак не получается примерно треть от площади пластины, то об этом надо сказать в отчете, прибавив, что исчерпаны возможности разрешенного диапазона пониженных значений.

Для лучшего понимания и контроля правильности получения областей

пониженных значений можно исходить из результатов следующего мысленного эксперимента: если в полученной итоговой  области все напряжения пониженные, то в ней можно уменьшить толщину.

После этого проверьте какой-то  конкретный локальный участок этой

итоговой области пониженных значений, можно ли здесь уменьшить толщину? Если какое-то напряжение на этом участке не пониженное, то, стало быть, здесь толщину уменьшать нельзя и, следовательно, итоговая  область пониженных напряжений, по крайней мере, на этом локальном участке определена неверно.

Аналогично надо действовать при поиске областей повышенных значений.

Примечание 3.  Как уже говорилось, верхние и нижние значения напряжений на скриншотах, представляемых в отчете, должны соответствовать табличным значениям. Поэтому назначаемые цифры в окнах функционала «Зона нуля» следует корректировать в соответствии с табличными верхними и нижними значениями напряжений. 

Если значение принятого диапазона больше табличного верхнего значения конкретного напряжения, то для этого конкретного напряжения надо установить в правом окне опции «Зона нуля» любое целое число, несколько меньшее табличного верхнего значения напряжения.

Поясним это на примере получения правильной картины области пониженных значений для конкретного напряжения. Здесь верхнее значение принятого диапазона пониженных значений напряжений [-3000; 6000],  равное 6000, больше верхнего табличного значения касательных напряжений, равного 5245.99. Поэтому в правом окне функционала «Зона нуля» устанавливаем любое значение, которое меньше 5245.99, но больше нуля. В данном случае 5000.

Принятый диапазон пониженных значений напряжений [-3000; 6000]
Исходная картина касательных напряжений	Область пониженных значений (зеленым цветом).

Если значение принятого диапазона меньше табличного нижнего значения конкретного напряжения, то для этого конкретного напряжения надо установить в левом окне опции «Зона нуля» любое целое число, несколько большее табличного нижнего значения напряжения.

Последнее демонстрирует пример для 1-го главного напряжения.

Здесь значение (-14000) принятого диапазона повышенных значений меньше (дальше от нуля) табличного нижнего значения 1-го главного напряжения, равного (-5110.00). Поэтому в левом  окне функционала «Зона нуля» устанавливаем любое значение, которое несколько больше  (-5110.00), но меньше  нуля. В данном случае (-5000).

Принятый диапазон повышенных значений напряжений [- ; - (14000 ] и  [23000);  + ].]
Исходная картина 1-го главного напряжения	Область повышенных значений (красным цветом).

Сложнее дело обстоит с правильным назначением нижнего значения эквивалентного напряжения. В соответствии с понятием эквивалентного напряжения и его формулой расчета эквивалентное напряжение всегда положительно  (в том числе верхнее и нижнее значение этого напряжения).

К сожалению, из-за ограничений алгоритма функционала «Зона нуля» последний не дает возможность устанавливать в окнах значения одного знака (цифра в левом окне интерпретируется всегда как отрицательная, а в правом – всегда как положительная). Поэтому для эквивалентного напряжения приходится устанавливать в левом окне значение 0. Учитывая, что, как правило, нижнее значение эквивалентного напряжения достаточно близко к нулю, картина пониженных значений для этого напряжения получается мало искаженной (см. пример ниже).

При использовании этого приема при поиске областей повышенных значений эквивалентных напряжений области получаются, вообще, неискаженными. 

Принятый диапазон пониженных значений напряжений [-3000; 6000]
Исходная картина эквивалентных напряжений	Область пониженных значений(зеленым цветом).

Требования к содержанию отчета по П.2.:

Отчёт по П.2.Кр.3м должен содержать:

1. Скриншоты графического изображения окончательных результатов расчета в недеформированном состоянии для всех видов напряжения (со шкалой значений напряжений) при NRC =7;

2. Таблицу с верхними и нижними значениями напряжений. Предварительный анализ значений напряжений и принятое решение об учёте тех или иных видов напряжений;

3. Результаты обработки картин пониженных напряжений для каждого из 6-ти напряжений и итоговую картину подобластей пониженных напряжений с предварительным обоснованием выбора интервала пониженных значений.

3. Результаты обработки картин повышенных напряжений для каждого из 6-ти напряжений и итоговую картину подобластей повышенных напряжений с предварительным обоснованием выбора интервалов повышенных значений напряжений.

4.  Результирующую картину - с выделенными подобластями пониженных, повышенных и средних значений напряжений с последующей характеристикой площадей получившихся подобластей в процентах к общей площади пластины.

5. Окончательный анализ результатов расчета с вынесением рекомендаций по совершенствованию рассчитываемого объекта.

Пример частичного оформления П.2. приведен в Приложении 2.

Напоминаем, что в процессе работы студент  обязан отмечать ошибки работы программы, недостатки интерфейса, обращать внимание на всевозможные сбои, неудобства,  неиспользуемые в программе идентификаторы и массивы и т. п. В результате должны сформироваться предложения по модификации системы Sigma.

В конце отчета  студент обязан отметить выявленные недостатки системы, в том числе подсистемы "Помощь", а также методических указаний к выполнению курсовой работы, предложить пути совершенствования системы Sigma, а также указать возможности её модификации с целью улучшения её характеристик.  В отчете необходимо перечислить все ошибки программы, а также сформулировать предложения по её совершенствованию.

Приложение 1.  Пример оформления таблицы по П.1.

Толщина	По  Х	По  У	Касате-льное	1-е главное	2-ое главное	Эквивалентное
0,1	35597	34937	14332	40719	6852	39803
-30581	-7429	-5124	-5397	-32613
-20387	-4952	-3415	-3598	-21741
0,13	27384	26461	11025	31323	5270	30619
-23525	-5715	-3942	-4151	-25088
0,14	25426,62	24570,37	10237,40	29085,36	4894,49	28430,77
-21843,43	-5306,61	-3659,96	-3855,09	-23294,96	414.24

При толщине 0,14 см. пластина перестала разрушаться.

Значения напряжений для номинальной толщины записываются без округления  из-за необходимости использовать их точные значения при построении областей пониженных, средних и повышенных напряжений.

Приложение 2.  Пример оформления отчета по П.2.

Напоминание: пример оформления это не обязательно пример правильности решения.

Скриншоты графического изображения окончательных результатов расчета в недеформированном состоянии для всех видов напряжения (не показаны).

Напоминание преподавателя:  здесь и в дальнейшем следить за тем, чтобы читались цифры на шкалах при увеличении масштаба документа.

2. Верхние и нижние значения  напряжений при толщине пластины  0.14 см.

Напр. по X Н/см2	Напр. по Y Н/см2	Касательн Н/см2	1-ое главное напр. Н/см2	2-ое главное напр. Н/см2	Эквивалентное напр. Н/см2
верхнее	25426,62	24570,37	10237,40	29085,36	4894,49	28430,77
нижнее	-21843,43	-5306,61	-3659,96	-3855,09	-23294,96	414.24

3.Предварительный анализ результатов вычислительного эксперимента - значений напряжений и перемещений  (не помещен).

4.Определение областей с пониженными напряжениями.

Пониженные значения напряжений считаем в диапазоне  [–4000; 6000].

Зелёным цветом обозначены области с пониженными значениями напряжений.

Напряжение по Х	Напряжение по У
Касательное напряжение	1-ое главное напряжение
2-ое главное напряжение	Эквивалентное напряжение
Результат пересечения областей пониженных значения напряжений в диапазоне  [–4000; 6000] – зеленые подобласти

5.Определение областей с повышенными напряжениями:

Красным цветом обозначены положительные, а синим -  отрицательные напряжения, лежащие в диапазоне [-∞;-11500] U [19000; +∞].

Напряжение по Х	Напряжение по У
Касательное напряжение	1-ое главное напряжение
2-ое главное напряжение	Эквивалентное напряжение
Результат объединения областей повышенных значений напряжений, относящиеся к диапазонам  [-∞;-11500] U [19000; +∞].	Не показан
Результирующая картина областей повышенных, средних и пониженных значений напряжений. Красным и Синим цветами выделены подобласти повышенных значений напряжений, при этом синим цветом -  значения сжимающих напряжений.   Зелёным цветом выделены подобласти пониженных значений напряжений.

6. Анализ обработки результатов вычислительного эксперимента и рекомендации по совершенствованию объекта.

Как видно из результирующей картины, формирование области повышенных значений напряжений  определяется 2-ым главным и напряжением по X (для сжимающих значений) и 1-ым главным и напряжением по Y, а также эквивалентным напряжением (для растягивающих напряжения).

Это может объясняться…….

Основную роль в формировании серой области (зона напряжений выше пониженных  значений) сыграли эквивалентное и 1-ое главное напряжения.

Это может объясняться……

Рекомендуется в  ………..  областях увеличить толщину или использовать более прочный материал, а в областях  ………………  – менее прочный материал или меньшую толщину.