Компьютерное моделирование промышленной продукции (стр. 10 )

Модуль NX Расширенная симуляция позволяет создавать несколько решений в одном файле симуляции. В этом случае NX допускает повторное использование заданных граничных условий путем простого перетаскивания мышью во вновь созданный расчетный случай.

При использовании такой методики все расчетные случаи будут использовать одни и те же свойства материалов и физические свойства объектов. Работая с множественными файлами симуляции, вы можете создать набор файлов симуляции для одного файла расчетной сетки FEM. Это эффективный способ проведения различных видов численного анализа в рамках работы с одним проектом. Повторное использование файла FEM может значительно сократить использование компьютерных ресурсов. Кроме того, повторное использование FEMфайла возможно при анализе различных условий нагружения детали.

При создании файла симуляции вы можете перезаписать физико-механические свойств элементов конструкции. Перезаписывание свойств в файле SIM позволит вам изменить значения выбранных материалов, физических свойств или атрибутов элементов без внесения соответствующих изменений в расчетную сетку (в файл FEM). Когда вы рассчитываете модель, которая содержит перезаписанные физико-механические характеристики конструкции, система использует значения, которые заданы на уровне файла SIM, вместо исходных значений. К примеру, это позволяет за меньшее время исследовать применение различных материалов в одной FEM-модели без создания дублирующихся на дисковом пространстве файлов. Также можно использовать перезаписывание свойств для быстрого анализа применимости различных толщин элементов при работе с поверхностными моделями.

3.5 Обзор основных меню и команд

В NX Расширенная симуляция использование всех доступных команд возможно разными способами:

– через главное меню;

– через основную панель инструментов Расширенная симуляция (Advanced Simulation);

– через дерево модели (нажатие правой клавиши мыши) в окне Навигатор симуляции

(Simulation Navigator);

– через графическое окно (нажатие правой клавиши мыши);

– через ту или иную панель инструментов, команды которых разделены по смысловому значению. Поскольку панель инструментов Расширенная симуляция (Advanced Simulation) содер-

жит почти все команды для работы в модуле NX Расширенная симуляция, то дальнейшее

описание меню команд проводится лишь для этой панели. В зависимости от активной части модели: идеализированной или конечно-элементной или модели симуляции – вид панели инструментов Расширенная симуляция (Advanced Simulation) меняется. При дальнейшем описании некоторых команд используется решатель NX Nastran.

3.6 Идеализация геометрии

Идеализация геометрии является процессом удаления или подавления элементов в модели, предшествующим созданию расчетной сетки. В целом вы можете также использовать команды идеализации геометрии для создания дополнительных элементов и модификации существующих. Система выполняет все операции идеализации на ассоциативной копии мастер-модели (идеализированной геометрии).

В NX Расширенная симуляция существуют два основных способа и соответствующие наборы инструментов для обработки геометрии.

1. Использование синхронной технологии

NX имеет специальные инструменты «синхронного моделирования», в том числе и в модуле NX Расширенная симуляция для быстрого внесения изменений в любую исходную геометрическую модель конструкции независимо от ее формата. Данная технология разработана на основе геометрического ядра Parasolid и набора интегрированных модулей D-Cubed. Синхронная технология позволяет реализовывать поэлементное создание и редактирование модели без истории построения. Происходит синхронизация существующих геометрических элементов, взаимосвязей между элементами с историей построения, характера изменений и параметров связей. Таким образом, данный подход позволяет использовать геометрию не только общепринятых CAD систем, но и нейтрального формата. Весь инструментарий синхронного моделирования может в равной степени применяться к моделям с историей создания или импортированным из других CAD систем и форматов. На рисунке 3.7 представлена соответствующая панель Синхронное моделирование (Synchronous Modeling), поскольку инструменты синхронного моделирования подробно описаны в другой главе данной книги, то опустим описание команд.

2. Идеализация геометрии

В рамках модуля NX Расширенная симуляция для быстрого упрощения и изменения расчетной области (геометрии) существует набор инструментов (рисунке 3.8), который позволяет:

– напрямую удалять геометрические элементы, созданные в NX CAD модели;

– удалять скругления, фаски и отверстия вручную для любой геометрии с заданным признаком

(например, радиус);

Рисунок 3.7 – Команды панели Синхронное моделирование (Synchronous Modeling)

– добавлять, изменять или удалять геометрические объекты (например, грани, ребра) по заданным правилам;

– различными способами создавать и сшивать срединные поверхности тел для моделирования тонкостенных элементов, при этом значения толщин могут определяться автоматически на основе исходных твердых тел;

Рисунок 3.8 – Команды панели

Расширенная симуляция (Advanced Simulation), идеализация

– делить на части геометрическую модель конструкции различными способами с использованием удобных и эффективных средств, что помогает создавать структурированные КЭ сетки.

3.7 Создание расчетной сетки

Построение КЭ расчетной сетки является этапом, на котором производится дискретизация математической модели, то есть разбиение непрерывной геометрической структуры на конечные элементы. Каждый элемент является математическим представлением дискретной части описываемой структуры и имеет заданную функцию интерполяции.

Создание конечно-элементной сетки – один из наиболее важных и критичных этапов в процессе численного инженерного анализа, и точность результатов напрямую зависит от качества создаваемой сетки.

Возможности по созданию КЭ сетки в модуле NX Расширенная симуляция позволяют пользователю автоматически создавать:

– 0D-элементы в выбранных точках;

– 1D-стержневые элементы на ребрах, линиях;

– 2D-оболочечные элементы на гранях и поверхностях;

– 3D-твердотельные элементы в объемах.

Система хранит все части расчетной КЭ сетки и их параметры, такие как материал, толщины, сечения (атрибуты элементов), в файле FEM. Для построения КЭ сетки может использоваться геометрия, созданная в других модулях NX, а также импортированная из других CAD-приложений.

На рисунок 3.9 представлена соответствующая панель Расширенная симуляция (Advanced Simulation), она состоит из команд для работы с материалами, коллекторами, с сетками, для исправления полигональной геометрии

и прочего.

Остановимся на основных командах.

Рисунок 3.9 – Команды панели Расширенная симуляция (Advanced Simulation), КЭ модель

1. Материалы

Назначить материалы (Assign Materials) позволяет назначать материалы телам из списка материалов, которые находятся либо во встроенной библиотеке NX, которая содержит свойства стандартных материалов (в том числе и температурно-зависимые), либо в созданной пользователем.

Управление материалами (Manage Materials) дает возможность редактировать существующие материалы или создавать новые изотропные, ортотропные, анизотропные, жидкостные, гиперупругие и т. п. материалы.

Управление библиотекой материалов (Manage Library Materials) позволяет редактировать существующую библиотеку материалов или создавать новую.

2. Физические свойства и коллекторы

Физические свойства (Physical Properties) – создание, изменение и удаление таблиц физических свойств, которые используются при создании конечных элементов.

Коллектор сеток (Mesh Collector) – создание коллектора

сеток в зависимости от размерности элементов, типов и определение физических свойств.

Объекты моделирования (Modeling Objects) – создание различных параметров моделирования в зависимости от выполняемого типа анализа.

3. 1D соединения

1D соединение (1D Connection) – создание одномерных конечных элементов, таких как: стержневой элемент (CROD, CONROD), балочный элемент (CBAR, CBEAM), упруго-демпферная связь (CBUSH), демпфер узел–узел (CDAMP), элемент вязкого демпфирования (CVISC), пружина узел–узел (CELAS), элемент зазора (CGAP), элемент связи (RBE3), абсолютно жесткий стержень (RBAR), абсолютно жесткая связь (RBE2), технический элемент (PLOTRL) и др. Создание возможно как через узлы/элементы, так и через геометрические объекты.

Болтовое соединение (Bolt Connection) – создание набора одномерных элементов для корректного моделирования болтового соединения, при этом тело болта обычно моделируется стержневым элементом, а взаимодействие шляпки/гайки с конструкцией – элементами связи (RBE2, RBE3).

Условия сопряжения сетки (Mesh Mating Condition) – задание условий для создания: непрерывной сетки на границе разделения тел, разрывной сетки на границе разделения тел с одинаковым местоположением узлов и разрывной сетки между телами с условиями связи на перемещения.

Точечная сварка (Spot Weld) – создание одномерных элементов, которые соединяют один набор точек с другим набором, например для создания заклепочных соединений.

Контактная сетка (Contact Mesh) и Контактная сетка по поверхности (Surface Contact) – автоматизированное создание контактных элементов зазора (CGAP) между геометрическими объектами.

Соединение CFAST/CWELD (CFAST/CWELD Connection) – моделирование точечной сварки конечными элементами CFAST или CWELD.

4. Создание конечно-элементных сеток