ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

А. Моделирование динамической задачи на примере свободных колебаний консольно-закрепленной балки. Анализ частотных характеристик, запись результатов анализа в отчетные файлы

А. Статическая линейная задача для трехмерного объекта на примере изгиба консольно-закрепленной балки. Типы элементов. Параметры сетки. Типы материалов. Пределы пропорциональности и прочности, переход к нелинейной статической задаче

Цель:Научиться моделировать статическую линейную задачу для трехмерного объекта на примере изгиба консольно-закрепленной балки, использовать различные типы элементов, изменять параметры сетки.

1. Создаем новую базу данных модели. Создаем деталь, присвоем ей имя Beam-2 и в окне Create Partзадаем новый тип детали – трехмерное деформируемое твердое тело, путем определения Modeling Space = 3D, Type = Deformable, Base Feature задайте Shape = Solid, Type = Extrusion, размер рабочего окна Approximate Sizeзадаем равным 20 (Рис. 1). Нажимаем кнопку Continue.

2. Приступаем к геометрическим построениям. На панели текущих инструментов модуля PARTнажмаем кнопку Create Circle: Center fnd Perimeter. Теперь строим сечение прямо на экране с заданием радиуса окружности = 0.5. После нажимаем клавишу Enter,завершаем построение сечения кнопкой Done, и в появившемся на панели инструкций окне задаем глубину выдавливания 10. В окне просмотра модели появится трехмерная балка в виде цилиндра. (Рис. 2)

Рис. 2

Можем использовать кнопки динамического вращения View Rotate, динамического увеличения/уменьшения View Zoom, панорамирования View Panи шейдинга Display Hidden, Display Shadedи Display Wireframeдля просмотра полученного объекта. Также моем использовать кнопки View Fit - показывающая весь объект в центре окна просмотра модели, и кнопка View Zoom Rectangle - позволяющая увеличивать часть объекта внутри выбираемой мышью прямоугольной области. (Рис.3)

Рис. 3

Рис. 4

Переходим к следующему модулю PROPERTY.Задаем материал балки с помощью кнопки Creat Material, появилось окно Edit Material.Назовем материал Metal. В его верхней части указываем различные опции, из которых задаем только две: General – Density = 2600 (кг/м3) и Mechanical – Elasticity – Elastic: Young’s Modulus = 5.6e+08 (Па),Poisson’s Ratio = 0.3. Подтверждаем ввод нажатием кнопки ОК. Материал создан. При создании сечения в окне Create Sectionуказываем категорию Solidи тип Homogeneous, то есть однородное твердотельное сечение. Выбрав в окне Edit Sectionсозданный заранее материал, и толщину сдвига в собственной плоскости Plane stress/strain thickness = 1, подтвердим ввод кнопкой ОК. (Рис. 4)

4. После этого присвоим сечение балке: кликаем на кнопку Section Assignment , выделяем с помощью мышки сечение (окружность) и нажимаем Done (Рис. 5).

5. Перейдем к модулю ASSEMBLY. Модуль Assemblyслужит для создания привязок (ссылок на детали) и объединения деталей в сборки. Поскольку в нашем случае деталь всего одна, то нажимаем кнопку Part Instance. Появилось окно со списком готовых деталей Parts. В нашем случае деталь всего одна, выберем ее – она будет выделена красным цветом, в разделе Instance Typeукажем Independentи подтвердите выбор – цвет изменился на синий.

Рис. 5

6. Перейдем к модулю STEPи создадим шаг расчета с помощью кнопки Create Step,. Возникло окно Create Step, в котором уже указан начальный шаг расчета Initial. Задаем следующий шаг Static, General и присвоем ему имя – Loading. Нажав на кнопку Continue, вызовем окно редакции шага расчета Edit Step, В графе Descriptionукажим тип решаемой задачи - Console Solid. (Рис. 6)

Рис. 6

7. Перейдем к модулю LOAD. Необходимо приложить сосредоточенную силу к некоторой точке. Она должна располагаться на оси жесткости балки и, чтобы задать точку для приложения сосредоточенной силы, используем семейство команд разбиения Partition. Вызываем кнопкой на текущей панели инструментов Partition Face: Sketch. В появившемся окне Create Partitionукажите тип разбиения Faceи метод Sketch. После нажатия кнопки ОКна экране с помощью мыши выдяем грань на свободном конце, к которой будет приложена нагрузка, и нажимаем Done. В появившемся на панели инструкций окне выберем vertical and on the right и выделим мышью ребро грани. (Рис. 7)

Рис. 7

Используем кнопку Create Isolated Point, чтобы указать точку, куда будет приложена сила, точку ее приложения указываем на грани сечения. (Рис. 8)

Рис. 8

Граничное условие задаем, нажав кнопку Create Boundary Condition и

закрепляем всю грань, противоположную той, к которой приложена нагрузка. (Рис. 9)

Рис. 9

8. Минимальный размер элемента задаем равным 0,5. Нажмем кнопку Done.Переходим к модулю MESH. Используем команду кнопку Seed Part Instance. Создайте сетку командами меню Mesh – Instanceили соответствующей кнопкой на текущей панели инструментов модуля MESH, подтверждая действие кнопкой Done. (Рис. 10)

Далее нажимаем на кнопку Assign Element Type,вызвав окно Element Type.Далее ОК. (Рис.11)

Рис. 11

9. Перейдем к модулю JOB. С помощью кнопки Create Jobсоздаем файл данных с расширением *.odb, из которого после окончания расчета можно считать результаты. В появившемся окне Create Job, присвоим этому файлу имя Job-1 (Рис. 12). Для продолжения нажимаем кнопку Continue.

Рис. 12

10. В окне Edit Job, задаем тип вычисления Full Analisys, очередность выполнения Backgroundи время на подтверждение Immediately, также укажем описание выполняемой работы - 3D-Model. (Рис. 13) Подтверждаем ввод нажатием кнопки ОК. Вычислительный процесс сформирован.

Рис. 13

11. Запустим процесс нажатием кнопки Job Managerи нажмем на кнопку Submit(Рис. 14).Надпись Runningговорит о работе процесса, когда она сменится на Completed- нажимаем кнопку Results, чтобы просмотреть результаты расчета. Автоматически переходим в модуль VISUALISATION.

Рис. 14

12. В модуле VISUALISATION нажимаем на кнопку Fast Plot Deformedпоказывает вид деформированной модели (Рис15) ., кнопка Plot Undeformedвозвращает исходную модель (Рис. 16), кнопка Plot Contourотображает распределение по модели результирующей переменной (Рис. 17).

Рис. 15

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18

13. Для того, чтобы просмотреть изгиб в виде анимации, нажмем на кнопку Animate: Scale Factor.Просмотр результатов стал более наглядным, поскольку теперь мы имеем дело с трехмерным объектом.

Вывод: В ходе лабораторной работы, мы научились моделировать статическую линейную задачу для трехмерного объекта на примере изгиба консольно-закрепленной балки, использовать различные типы элементов, изменять параметры сетки.

А. Моделирование динамической задачи на примере свободных колебаний консольно-закрепленной балки. Анализ частотных характеристик, запись результатов анализа в отчетные файлы

Цель:Научиться моделировать динамическую задачу на примере свободных колебаний консольно-закрепленной балки; анализировать частотные характеристики, записывать результаты анализа в отчетные файлы.

Рассмотрим проведение расчета свободных колебаний балки, то есть колебаний, возбуждаемых в балке при мгновенном снятии ранее действовавших нагрузок. Откроем файл, содержащий модель трехмерной балки, и сохраним, присвоив ему новое имя.

Для проведения расчета создадим копию модели, результаты расчета которой уже есть. Вызовем менеджер моделей, используя команду меню Model – Copy Modelи скопируем Model-1в Model-2. Теперь все действия будем проводить с новой моделью.

Теперь создаем новый шаг анализа – линейный динамический расчет. Для этого вернемся в модуль STEP. Запустиим менеджер, отвечающий за создание и редактирование шагов анализа Step – Manager. Выберем Procedure type = General, метод анализа – Dynamic, Implicit. Назовите шаг Dynamic Loading.

В окне Edit Stepзададим параметры по выбору шага. В Basicукажем описание Free Веам, и период времени Time Period, в течение которого будут рассматриваться колебания балки – 12 с. В Incrementationзадаем тип – Fixed, максимальное число шагов – 200, постоянный шаг по времени Increment size – 0,1с. В параметрах Otherвведем коэффициент численного демпфирования Numerical damping control parameter, равный -0.3 и нажмем кнопки ОКи Dismiss.

Для задания опций вывода процессов History Outputпо времени необходимо определить точки, в которых будут записываться данные в зависимости от времени. Для этого запустим менеджер групп, выбрав элемент меню Tools – Set – Manager, в котором создается новая группа кнопкой Create. В эту группу будет входить одна точка – та, к которой на шаге Loading была приложена сила. По умолчанию расчетная группа точек геометрической модели носит имя Set-1, но ей можно присвоить и собственное имя при помощи кнопки Rename, что бывает особенно полезно при анализе комбинированных конструкций. Укажите заданную точку мышью и нажмите кнопки Done, а затем Dismiss. Запустите менеджер временных зависимостей результатов, кликнув правой кнопкой мыши по элементу дерева модели History Output Requestsи выбрав пункт Manager, или же при помощи команд меню Output – History Output Request – Managerили соответствующей кнопки. В этом менеджере для шага Dynamic Loading задаются свои переменные для вывода, в частности перемещения, скорости и ускорения Displacement/ Velocity/Accelerationзаданной выше группы Set-1, которую необходимо указать в окне Domain, выбрав раздел Set.

Задайте для этого шага условия нагружения через модуль LOAD. Так как на этом шаге рассматриваются свободные колебания балки, то необходимо убрать нагрузку, приложенную на предыдущем шаге. Для этого надо выделить ее в менеджере нагрузок и изменить состояние Propagatedна состояние Inactiveкнопкой Deactivate.

Следующее действие – это, собственно, организация файла выходных данных и запуск расчета с помощью модуля JOB. В этом модуле, используя менеджер заданий, создайте новый вычислительный процесс при помощи кнопки Create, после чего запустите его кнопкой Submit. Не забудьте присвоить этому процессу уникальное имя - Beam3D-Frequencies.