Описание препроцессора (стр. 8 )

Примечание. Некоторые методы триангуляции и оптимизации могут привести к тому, что КЭ выйдут за пределы зон, в рамках которых они были образованы. Для этого случая в препроцессоре реализована процедура определения зоны конечного элемента путем определения принадлежности его центра тяжести к какой-либо из зон. Для более точного назначения материалов в этом случае необходимо использовать возможность назначения материала отдельному КЭ.

Ниже приведен пример сетки с заданными материалами по зонам (для триангуляции использован фронтальный метод):

Модуль анализа сетки

Для препроцессора был разработан мощный модуль анализа сетки конечных элементов. Основные возможности модуля:

Поиск КЭ, содержащих слишком малые или слишком большие углы. Пороговые значения минимально и максимально допустимых углов задаются пользователем;

Поиск КЭ с площадью превышающей максимально допустимую. Этот порог также задается пользователем;

Визуальное отображение результатов анализа: выделение цветом «плохих» и «хороших» КЭ.

Обзор полной статистики по сетке. Пример такой статистики выглядит так:

«Статистика по сетке: Сетка №3.

Заданные параметры:

Минимально допустимый угол: 20

Максимально допустимый угол: 120

Минимально допустимая площадь: 0,2

Всего конечных элементов: 774

Из них содержат недопустимых углов: 35 (2,4% от общего числа).

Элементов с углом меньше допустимого: 3 (0,21% от общего числа).

Элементов с углом больше допустимого: 32 (2,19% от общего числа).

Минимальный угол: 1,6, в элементе: 1101.

Максимальный угол: 176,58, в элементе: 912.

Элементов с площадью меньше допустимой: 451 (30,93% от общего числа).

Минимальная площадь: 0,01, у элемента: 912

Максимальная площадь: 1,19, у элемента: 635».

Отображение информации по конкретному КЭ при наведении на него мышкой в рабочей области:

Информация об отдельном элементе

Модуль анализа стал незаменимым помощником в ходе выполнения данной работы, позволил оперативно отслеживать сбои в работе алгоритмов, сравнивать различные методы оптимизации, находить ошибки в построении сетки КЭ.

Управляющий элемент модуля анализа сетки

Как видно из приведенной картинки, модуль даёт возможность показать цветовую градацию по двум параметрам:

Площадь КЭ

Минимальный угол КЭ

Модуль взаимодействия с Sigma Экспорт

Для расчета в CAE Sigma необходимо произвести экспорт модели. При этом модель должна быть разбита на КЭ, иметь граничные условия, нагрузки. Конечным элементам должны быть назначены материалы.

Схема взаимодействия препроцессора с CAE Sigma:

       

Рассмотрим подробно структуру файлов, которые создает подсистема экспорта в CAE Sigma.

Prep_griddm. nodes

Это файл с координатами узлов. Содержит также общее число узлов.

n	Число узлов
X1	Координата X узла 1
Y1	Координата Y узла 1
X2	Координата X узла 2
Y2	Координата Y узла 2
…	…
…	…
Xn	Координата X узла n
Yn	Координата Y узла n

Prep_griddm. elems

Это файл с номерами узлов, образующих конечные элементы. Каждый КЭ состоит из трех узлов. Файл содержит также общее число КЭ.

n	Число КЭ
N11	Номер узла 1 в первом КЭ
N21	Номер узла 2 в первом КЭ
N31	Номер узла 3 в первом КЭ
N12	Номер узла 1 во втором КЭ
N22	Номер узла 2 во втором КЭ
N32	Номер узла 3 во втором КЭ
…	…
…	…
…	…
N1n	Номер узла 1 в n-м КЭ
N2n	Номер узла 2 в n-м КЭ
N3n	Номер узла 3 в n-м КЭ

Bounds. nodes

Это файл с закрепленными узлами. Содержит общее число закрепленных узлов и типы закреплений для каждого фиксированного узла.

n	Число закрепленных узлов
N1 [пробел] FixType	Номер 1-го закрепленного узла [пробел] тип закрепления
N2 [пробел] FixType	Номер 2-го закрепленного узла [пробел] тип закрепления
N3 [пробел] FixType	Номер 3-го закрепленного узла [пробел] тип закрепления
…	…
…	…
Nn [пробел] FixType	Номер n-го закрепленного узла [пробел] тип закрепления

Materials. elems

Это файл с материалами. Хранит номера свойств материалов для всех конечных элементов. Позиция номера свойства материала в файле соответствует номеру КЭ. Т. е. на первой позиции находится свойство для КЭ с номером 1 и т. д. 

Prop_num1	Номер свойства для 1-го КЭ
Prop_num2	Номер свойства для 2-го КЭ
Prop_num3	Номер свойства для 3-го КЭ
…	…
Prop_numN	Номер свойства для N-го КЭ

Forces. nodes

Это файл со значениями сил во всех узлах. Если узел не нагружен, то значение силы равно нулю. Хранятся значения проекций силы на X и на Y. Позиция сил в файле соответствует номеру узла. Т. е. на первой позиции находится сила для узла с номером 1 и т. д. 

n	Число нагруженных узлов
FX [пробел] FY	Узел 1 - Проекция силы на X  [пробел] Проекция силы на Y
FX [пробел] FY	Узел 2 - Проекция силы на X  [пробел] Проекция силы на Y
FX [пробел] FY	Узел 3 - Проекция силы на X  [пробел] Проекция силы на Y
…	…
FX [пробел] FY	Узел N - Проекция силы на X  [пробел] Проекция силы на Y

*.sfm

Геометрическая модель пластины в CAE Sigma хранится в отдельном файле с расширением *.sfm.

Файл *.sfm содержит основные части:
Служебная информация

Основные параметры пластины

Координаты узлов пластины

Название	Количество байт	Примечание
Служебная информация
Префикс	10	Предназначен для идентификации этого файла как файла содержащего форму пластина. При открытии какого-нибудь файла с таким же расширением, но другого приложение программа сможет идентифицировать как файл не являющийся файлом формы.
Версия	4	Предназначена для определения к какой версии модуля редактирования принадлежит файл. И сможет ли модуль справиться с открытием файла. Каждый из этих 4 байт является числом версии. Первые две важные и изменение их приводит к не читаемости файла, т. е. изменение его формата. Последние две цифры показывают изменение реализации модуля, но не формата файла.
Размер числа	1	Хранит количество байт отведенных под хранение числа с плавающей точкой.
Основные параметры пластины
Тип задачи	1
Вариант	1
Параметр разбиения	2
Ширина.	8
Высота.	8
Радиус отверстия	8
Толщина пластины	8
Суммарная нагрузка по X	8
Суммарная нагрузка по Y	8
Число случаев нагружения	4
Число степеней свободы	4
Число узлов в элементе	4
Число материалов	4
Модуль E	8
Модуль μ	8
L	8
SB	8
Количество зон	4
Общее число узлов	4
Координаты узлов пластины
Координаты узлов	N*18	N – количество узлов Номер узла (2 байта) X координата (8 байт) Y координата (8 байт)
Номера узлов зоны	N*2	N – количество зон умноженное на количество узлов в зоне

Поддержка препроцессора была включена в Sigma версии 6.0hk. К сожалению, в этой версии была вырезана возможность задания граничных условий и наложения нагрузок программным методом. Однако было обнаружено, что возможен экспорт только геометрии пластины с разбиением на зоны. В таком случае можно использовать версию Sigma без поддержки препроцессора, но используя импортированную из него геометрию. В этих целях в препроцессор была добавлена возможность выбора типа экспорта: