Praktyczna strona metody elementów skończonych Dr inż. Piotr Wyciślok

Przykład interfejsu - FEMAP Paski narzędzi Drzewko własności Okno/a graficzne Rozwinięcia Informacyjne Komunikaty

Paski narzędzi - przykłady Kopiuj obrazek,drukuj Nowy, otwórz, zapisz Importuj geometrię, importuj model, exportuj model, importuj wyniki Rozpocznij obliczenia

Paski narzędzi - przykłady Przesuń Wybór widoku, opcje widoku, Opcje wyświetlania, warstwy Obróć wokół osi Zoom +/-, Zoom okno, Zoom poprzedni, obroty

Paski narzędzi - przykłady Wybór prymitywu, Tryb selekcji sposób selekcji, Interfejs programowania aplikacji, Tekst programu, komunikaty interpretera Boczne panele: Informacji o modelu, edytora prymitywów, edytora powierzchni, Informacja o prymitywie, tablic danych Czyść wybór, opcje „zatrzaskiwania”

Paski narzędzi - przykłady Wyświetl : Geometrię, Model mesh Wyświetl numeracje Wyświetl/zgaś

Paski narzędzi - przykłady Wyświetl jako: nieodkształcony, odkształcony animacja Operacje na wariantach obliczeń i zapisanych widokach z danymi postprocesora, opcje wyświetlania Wyświetl bez map pól, z mapami pól, kryteria wyświetlania

Paski narzędzi - przykłady Łamana, odcinek, odsunięcie, z wektora Tworzenie prostych na wybranej płaszczyźnie tzw workplane: -prostokąt, - linia środkowa, - styczna z punktu, - styczna pomiędzy dwoma krzywymi, - równoległa, - pod kątem do krzywej, - pod kątem do osi, - pionowa - pozioma, - prostopadła

Paski narzędzi - przykłady Powierzchnie definiowane przez - dowolną ilość krzywych, - przez sąsiednie powierzchnie Powierzchnie definiowane przez: punkty, 3,4 krawędzie, przeciągnięcie przez kilka krzywych (loft), 2 krzywe, wyciągnięcie, obrót, cylinder, stożek, sfera

Paski narzędzi - przykłady Definiuj płaszczyznę odniesienia (workplane) Tworzenie brył poprzez: - wyciągnięcie, obrót, gotowe prymitywy, zaokrąglenie krawędzi, ścięcie krawędzi, dodanie bryły, odjęcie bryły, przecięcie płaszczyzną, sklejenie powierzchni, przekształcenie bryły do cienkościennej Szkic

Femap w praktyce Tok postępowania przy tworzeniu modelu obliczeniowego: geometria, materiały, dyskretyzacja (mesh), warunki brzegowe, Obciążenia Poznajmy praktycznie na przykładzie

Problem referencyjny

Projekt referencyjny S10A, S10B: Zginanie pełnej belki o przekroju prostokątnym Na podstawie: Roark, R. J., Formulas for Stress and Strain,r1; 4th Edition, McGraw-Hill Book Co., New York, 1965, pp. 104-106. PROBLEM: Belka o długości L, wysokości h i szerokości jednostkowej utwierdzona na jednym końcu i obciążoną na drugim siła F (wariant A) i momentem skupionym M (wariant B) Należy określić ugięcie obciążonego końca. Dane (w jednostkach anglosaskich dla, których uzyskuje się modele referencyjne): L = 10 in h = 2 in E = 30 x 106 psi  = 0 F = 300 lb M = 2000 in-lb Szczegóły Dwa warianty obciążenia 1.Cztery siły skupione wartości równej F/4 są przyłożone do końcowych węzłów 2. Dwie pary sił o momencie równym M/2 przyłozone do końcowych węzłów analogicznie jak w wariancie 1.

Tworzenie geometrii - workplane Tworzymy powierzchnię odniesienia Powierzchnie wybieramy jako jedną z płaszczyzn układu

Tworzenie geometrii - workplane

Tworzenie geometrii – przekrój Na powierzchni odniesienia rysujemy szkic Rysujemy wykorzystując pasek linii

Tworzenie geometrii – przekrój

Tworzenie geometrii – bryła Ze szkicu wyciągamy bryłę Standardowo wyciągnięcie jest prostopadle do szkicu

Tworzenie geometrii – bryła

Definiowanie materiału Materiał to tzw. stałe materiałowe Definiują związek pomiędzy odkształceniem i naprężeniem Do stałych należą w modelu liniowym: E – moduł Younga  - współczynnik poissona Są jeszcze inne stałe – zależą od rodzaju analizy np. współczynniki temperaturowe

Definiowanie materiału Materiał to tzw. stałe materiałowe Stałe – w zagadnieniach liniowych w zagadnieniach nieliniowych są to zależności funkcyjne: E=E(położenie, temperatura, czas…) = (położenie, temperatura, czas…)

Definiowanie materiału

Dyskretyzacja – podział na elementy Aktywowanie materiału:

Dyskretyzacja – podział na elementy Wybierając element wybieramy funkcję kształtu. Funkcja kształtu i jej dobór jest podstawowym zagadnieniem MES. Od funkcji kształtu zależy czy mamy do czynienia z elementami dostosowanymi czy niedostosowanymi

Dyskretyzacja – podział na elementy Dla każdej krawędzi definiujemy ilość elementów zgodnie z wymaganiami przykładu, gdybyśmy tego nie zrobili program wykorzystał by ustawienia opcjonalne i podzielił model tak:

Dyskretyzacja – podział na elementy Wybieramy możliwość selekcji krawędzi

Dyskretyzacja – podział na elementy Dla każdej krawędzi ustalamy opcję podziału zgodnie z warunkami zadania:

Dyskretyzacja – podział na elementy Wybieramy możliwość selekcji brył

Dyskretyzacja – podział na elementy

Warunki brzegowe Zależą od rodzaju analizy. W statyce to przemieszczenia W analizie termicznej m.in. Temperatury Warunki brzegowe są nierozerwalnie powiązane z obciążeniami Sprawdzić czy jest ich dostateczna ilość

Warunki brzegowe

Obciążenia Obciążenia to najbardziej odpowiedzialna część modelowania Mamy bardzo bogaty zestaw do zadawania obciążeń Jednak w istocie występują tylko skupione obciążenia węzłowe!!

Obciążenia

Analiza W ogólności to bardzo trudny moment! Dla modeli statyki liniowej wystarczające są ustawienia opcjonalne programu. Przed zmianą jakiegokolwiek parametru- sprawdź skutki.

Analiza

Analiza wyników - postprocessing Po pierwsze szukamy błędów!!! W każdym rodzaju analizy zaczynamy od wielkości charakterystycznych, co do których mamy intuicję wyniku. W statyce taką wielkością są przemieszczenia Wielkości wynikowe są podane w jednostkach wynikających z jednostek danych!!!

Analiza wyników – przemieszczenia

Analiza wyników – przemieszczenia Przemieszczenia należy rozważyć w każdym widoku i najlepiej oddzielnie w każdym kierunku. Najskuteczniej dopatrzyć się można błędów na obrazie deformacji w dużej skali i na animacjach.

Analiza wyników – przemieszczenia

Analiza wyników naprężenia Naprężenia są tym elementem, na który czeka konstruktor, ale dla obliczeniowca nie są najważniejsze! Zawsze powinieneś wiedzieć jaki rząd wartości wystąpi w Twoich obliczeniach! Naprężenia to głównie, choć nie tylko, naprężenia redukowane

Analiza wyników naprężenia

Interpretacja wyników Czym innym jest interpretacja wyników dla konstruktora czym innym dla obliczeniowca. Zawsze każda analiza powinna być przeprowadzona ze względu na jej CEL

Interpretacja wyników Przykład: odpowiedz na pytanie: jak na interpretację wyniku wpływałoby przeznaczenie belki z przykładu: a) gdyby była elementem sprężystym przełącznika? b) gdyby była wspornikiem dla odpowiedzialnego ze względu na bezpieczeństwo elementu?

Dziękuję za uwagę