Лабораторная РАбота 1. Линейный статический
Анализ консольной балки
В настоящем примере описаны методы формирования модели консольной балки длиной 5 метров с однозамкнутым прямоугольным сечением, со сторонами 0,2 и 0,1 м и толщиной стенки 0,01 м. В качестве нагружения задается сила величиной 1000 Н, приложенная к свободному концу. В результате расчета необходимо определить напряженно-деформированное состояние конструкции.
В примере используются единицы измерения системы СИ.
Выполнение работы
Запустите систему Femap, нажав на кнопку 
.
Задание свойств материала
Выберите последовательность команд Model(модель)Þ Material(материал), после чего активизируется диалоговое окно “Define Material - ISOTROPIC” (задание изотропного материала), в котором можно задать необходимый набор физико-механических свойств, требуемого материала. Обратите внимание, что по умолчанию предлагается определение свойств для изотропного материала.
Введите:
Title mat_1
Youngs Modulus 7,10E+10
Poisson’s ratio 0,3
Mass Density 2,65E+4
Нажмите «Ок» для подтверждения выбора материала, а затем«Cancel», для выхода из меню.
Описание свойств конечных элементов
Следующий шаг – описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model(модель)Þ Property (свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property – Plate Element Type”, введите: Title prop_1
Затем нажмите Elem/Property Type и выберите:
Line Elements Bar
Нажмите «ОK».
Затем нажмитеShape...и выберите ShapeÞ Rectangular Tube:
Введите следующие данные:
Height 0,2
Width 0,1
Thickness 0,01
НажмитеDraw Section
Нажмите «ОK».
Введите:
Y Shear Area: 0
Z Shear Area: 0
Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material, и выбрав из появившегося списка 1..mat_1.
Нажмите «ОK» для подтверждения выбора свойств элементов, а затем «Cancel» для выхода из меню.
Генерация конечно-элементной модели
В данном примере предлагается создать конечно-элементную модель без привязки к геометрии, методом генерации балочных элементов между двумя точками.
Выполните последовательность команд MeshÞ Between...После чего на экране появится окно:
Введите в соответствующих полях данные, нажав на стрелку с правой стороны поля Property: ..prop_1
Mesh Size/#Nodes11
затем нажмите «ОK».
В появившимся окне:
 |
Введите: X 0;Y 0;Z 0.
Нажмите "OK".
В следующем окне введите:
X 5;Y 0;Z 0.Нажмите «ОK».
 |
Теперь появится окно определения вектора ориентации элемента. Окно, определяющее вектор ориентации элемента должно выглядеть следующим образом:
Нажмите «ОK».
Изменить масштаб изображения, и поместить его в центр окна можно, выполнив последовательность команд View(вид)Þ AutoscaleÞ Visible (автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl + A.
Задание граничных условий
Теперь необходимо задать граничные условия, моделирующие заделку. С этой целью войдите в меню Model(модель) Þ Constraint(граничные условия) Þ Set(вариант).
В появившемся окне в поле Title (заголовок) задайте произвольный заголовок для данного варианта граничных условий (например, “constraint_1”) и нажмите «ОK». Затем войдите в менюModel(модель) Þ Constraint(граничные условия) Þ Nodal(в узлах). На экране появится окно с запросом номеров узлов, для которых будут задаваться граничные условия.
Введите 1 в поле ID (идентификационный номер первого узла в ряду узлов), затем нажмите «Ок». В результате появится диалоговое окно, озаглавленное “Create Nodal Constraints/DOF” (задание узловых граничных условий по степеням свободы).
Чтобы задать граничные условия, моделирующие заделку балки, выберите команду Fixed (жесткое закрепление) и нажмите «ОK». В результате соответствующие граничные условия будут заданы в узле с номером 1.
Для выхода из меню нажмите «Cancel».
Создание нагрузки
Задание нагрузки завершает формирование конечноэлементной модели. Для задания нагружения войдите в меню Model(модель) Þ Load(нагрузка)Þ Set(вариант нагружения). Введите заголовок (например, “load_1”) в поле Title и нажмите «ОK». Затем выполните последовательность команд Model(модель)Þ Load(нагрузка)Þ Nodal(приложенная к узлам). На экране появится соответствующее диалоговое окно.
Выберите с помощью мыши или введите:
ID 11Нажмите «ОK».
В появившемся диалоговом окне выберите Force и введите величину действующей силы по оси Y: FY –1000. Нажмите «ОK».
Для выхода из меню нажмите «Cancel».
Для того чтобы записать модель, надо выполнить команды File(файл) ÞSave (сохранить). При этом на экране появится диалоговое окно озаглавленное “File Save As” (сохранить как) с запросом имени файла. Это окно появляется потому, что запись в файл в нашем случае еще ни разу не производилась и у него нет имени. Введите имя, например Prim_1 (расширение можно не задавать, оно будет присвоено автоматически), в поле File Name (имя файла) и выберите команду Save (сохранить) для подтверждения записи модели в файл с именем “Prim_1”(где Prim – ваша фамилия). Обратите внимание, что расширение имени файла “mod” является в Femap стандартным расширением для файлов, содержащих в себе модели. После записи файла его имя появляется в самой верхней строке экрана.
Выполнение расчета
В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File(файл) ÞAnalyze (анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Export Method”).
При нажатии кнопки Greate/Edit Set появится окно Analysis Set Manager, где необходимо выбрать New…:
 |
Затем, в окне Analysis Set в поле Analysis Program (решатель) выберете 36..NX Nastran, в поле Analysis Type (тип анализа) выберете 1… Static(статический вариант нагрузки)
В поле Title введите любое название (например "Analyze_1"). Нажмите «ОK». Нажмите кнопку Analyzeзапустится процесс выполнения конечно-элементного расчета. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера. Сразу после запуска процесса анализа на экране появляется панель "Analysis Monitor". Следует отметить, что окончание расчета сопровождается коротким звуковым сигналом, а через несколько секунд подсвечивается кнопка "Load Results". После этого можно проводить обработку результатов счета. Панель "Analysis Monitor" можно закрыть.