Все ответы об инженерном анализе

Распространенные ошибки при использовании удаленных объектов и нагрузок.

Аватар пользователя Sergey Khrulev
1 10902

Речь в статье пойдет о наиболее распространенных ошибках, которых стоит избегать при работе с удаленными объектами (удаленные силы, перемещения, точки, шарниры).
Удаленные объекты являются очень полезным и удобным инструментом. Хотите добавить к вашей твердотельной модели поворотную степень свободы? Используйте удаленное перемещение Remote Displacement. Хотите приложить нагрузку и не беспокоиться о соблюдении баланса по силам/моментам? Используйте удаленную силу Remote Force. Хотите приложить нагрузку, но при этом еще и задать закрепление на поверхности? Используйте удаленную точку Remote Point. Возьмите две точки, определите свободные/ограниченные степени свободы, и вы получите кинематический шарнир.
Нужно только следить за тем, как именно определяются эти точки. В ANSYS Mechanical проделана потрясающая работа по облегчению этого трудоемкого процесса (создание pilot node, задание constraint-type типа контакта, указание включаемых степеней свободы, указание формулировки). Все, что требуется в Mechanical - это выделить некоторую геометрию, нажать правую кнопку мыши, и добавить желаемый объект (remote point, remote force, и т.д). Нет необходимости отслеживать наборы реальных констант или форму элементов. Все достаточно просто.
Однако, при создании множественных удаленных объектов, вы можете увидеть следующее сообщение:  


Рисунок 1 - Сообщение о конфликте
И далее, если посмотреть в файле solver output можно увидеть такое предупреждение:

Рисунок 2 - Более подробное сообщение в Solver Output
Суть этого сообщения в том, что в модели присутствуют несколько перекрывающихся наборов ограничений. Теперь обратимся непосредственно к самой тестовой модели:


Рисунок 3 - Тестовая модель
Модель состоит из цилиндра, один торец которого связан пружиной с условной землей, а к другому приложены момент и удаленная сила. Цилиндрическая поверхность закреплена по всем направлениям кроме осевого (translational joint). Если последовать инструкциям в сообщении ANSYS Workbench и графически отобразить КЭ связи или FE Connections (выберите объект ‘Solution Information’, и кликните на вкладке графического окна), то вы увидите следующее:


Рисунок 4 - Уравнения связи
Можно заметить, что все типы уравнений связи изображены красными линиями. Проблема здесь в том, что узлы на верхней и нижней границах цилиндрической поверхности входят сразу в несколько наборов уравнений связи. Узлы окружности одного торца цилиндра связаны с пружиной И ОДНОВРЕМЕННО с шарниром на цилиндрической поверхности. А узлы окружности другого торца цилиндра также связаны с шарниром И удаленной силой remote force. При запуске, решателю ANSYS нужно еще сообразить, каким образом можно разрешить конфликтующие наборы уравнений связи (узел не может использоваться в двух различных наборах уравнений связи).
В данном тестовом примере, решатель справляется с переопределением потому, что в общем модель закреплена правильно. Пружина может обойтись без нескольких граничных узлов и все равно корректно прикрепляться к цилиндру. То же касается и прочих удаленных объектов (translation joint и remote force/moment). Если же в задаче представлено большее количество удаленных объектов и переопределений, то это будет уже совсем другая история. В такой ситуации вы можете получить слишком большое время решения, или прямой отказ решателя.
В силу этого теперь возникает вопрос: каким образом исправить ситуацию? Самое простое, что можно сделать для исправления – это проигнорировать данное сообщение. Если деталь ведет себя правильно, и силы реакции получаются адекватными, то есть очень хороший шанс, что переопределения были автоматически исправлены корректно. Если же необходимо действительно решить проблему переопределений, то удаленные объекты следует размещать так, чтобы они не содержали общих узлов. В тестовой задаче это можно сделать в DesignModeler или в SpaceClaim с помощью отпечатывания «imprint» граней. 


Рисунок 5 - Измененная геометрия
В DM, можно просто выдавить ребра с настройкой отпечатывания (operation - imprint face) в окне свойств. В SpaceClaim же понадобится опция ‘copy edge’ в команде pull:


Рисунок 6 - Опция Copy Edge в SpaceClaim
Проделанные изменения в топологии гарантируют отсутствие общих узлов у всех удаленных объектов:


Рисунок 7 - Тестовая модель с измененной геометрией
После решения не появится ни одно сообщение о MPC конфликтах:


Рисунок 8 - Нет сообщений о конфликтах
При активации FE connectivity в графическом окне, можно заметить, что больше нет узлов, которые входят в различные удаленные объекты:


Рсунок 9 - Уравнения связи модели с измененной геометрией
Теперь про приложение силы и момента к удаленной точке:


Рисунок 10 - Удаленная сила и момент
Всякий раз, когда есть два удаленных объекта на одной и той же поверхности (например, момент и сила, сила и перемещение, и т. д.), следует использовать прикрепление через удаленную точку. Создадим два удаленных объекта:


Рисунок 11 - Два удаленных объекта связанных с одним узловым набором
Из изображения видно, что мы вернулись к первоначальной проблеме конфликтующих ограничений. Но хоть эти два объекта и содержат общий узловой набор, они создают две независимых удаленных точки. Чтобы это использовать, нужно нажать правую кнопку мыши на удаленном объекте и выбрать ‘promote to remote point’:


Рисунок 12 - Создание удаленной точки
Затем нужно заставить другие удаленные объекты использовать эту удаленную точку. Таким образом все конфликты будут исчерпаны. 
Теперь в 16й версии при ‘дублировании’ удаленных объектов (например, удаленная сила + перемещение как показано выше) всплывает сообщение. 


Рисунок 13 - Сообщение о конфликте в 16й версии
Таким образом можно избежать проблем при использовании удаленных объектов. Множество других материалов, полезных заметок, статей, вебинаров и новостей компании ANSYS вы можете найти в данном блоге, форуме cae-club.ru, канале delcamural на Youtube и группах в Контакте, Facebook, Twitter и LinkedIn. Удачи вам в вашей работе! 

Информация взята с сайта http://www.padtinc.com/.

Комментарии

Аватар пользователя KOsT_PLZAS

Интересны видео примеры с заданием удаленной точки в ANSYS MECHANICAL.
 

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии