Анализ поведения модели в COSMOS/Works

В системе ANSYS подготовка к расчету связана с использованием многочисленных меню Preprocessor и занимает довольно продолжительное время. В COSMOS/Works все команды подготовки к расчету, самому расчету и выводу результатов расчета сосредоточены в одном меню COSMOS/ Works. Все процедуры анализа поведения модели занимают буквально пару минут. После создания геометрической модели в SolidWorks для анализа поведения модели используется меню COSMOS/Works.

Обязательные этапы подготовки к расчету:

• • Выбор типа расчета (области знаний).
• • Выбор материала модели.
• • Задание граничных условий в перемещениях (закрепление модели).
• • Задание нагрузок, действующих на модель.
• • Создание сетки конечных элементов.

Далее осуществляется расчет поведения модели и анализ результатов расчета.

При подготовке к расчету сначала нужно выбрать область расчета (пункт Study на рис. 26.15), в открывшемся окне (рис. 26.16) выбрать одну из пяти указанных ранее возможностей расчета. При этом полностью определяются установки вычислительного комплекса для расчета модели методом конечных элементов, учитывающие все особенности рассматриваемой области знаний, т. е. определяется вид матрицы жесткости элементов.

После выбора типа расчета надо выбрать материал модели (пункт Apply Material to all… на рис. 26.15). При выборе этого пункта открывается окно библиотеки материалов (рис. 26.17), где содержатся свойства более тридцати различных материалов (в обозначениях американских стандартов). Далее надо ввести граничные условия в перемещениях и нагрузки на модель. На рис. 26.15 справа открыто подменю ввода граничных условий (restreines) и нагрузок.

Рис. 26.15. Панель инструментов COSMOS/Works.

Рис. 26.16. Выбор типа расчета.

Рис. 26.17. Библиотека материалов COSMOS/Works.

Рис. 26.18. 11анель выбора параметров сетки конечных элементов.

Следующий этап — создание на модели сетки конечных элементов. Это главный этап подготовки к расчету. Комплекс COSMOS/Works содержит совсем немного разновидностей конечных элементов. SolidWorks — система трехмерного моделирования, и для всех моделей выбирается конечный элемент в форме тетраэдра. Для моделей оболочечного типа используется треугольный элемент.

Для каждого элемента можно выбрать количество узлов. Узлы можно поместить только в вершинах (линейный элемент — пункт Draft на рис. 26.18) или в вершинах и в середине сторон (квадратичный элемент — пункт High на рис. 26.18). Примеры выбора типа конечного элемента приведены на рис. 26.19.

Рис. 26.19. Вид твердотельных и оболочечных элементов.

а б.

Рис. 26.20. Равномерная и сгущенная сетка конечных элементов

Рис. 26.21. Конечно-элементная модель балки.

Сетка элементов может быть равномерной (рис. 26.20, а) или сгущенной (рис. 26.20, б) в местах концентрации напряжений. Полностью конечно-элементная модель показана на рис. 26.21. Следует сказать, что расчетчик может сам выбрать размеры конечных элементов. При выборе пункта Mesh в меню COSMOS/Works (см. рис. 26.15) на экране появляется окно выбора размера элементов (рис. 26.22). Перемещая движок в сторону Соагсе (крупнее) или Fine (мельче) можно изменять размеры элементов. В результате разбивки общее количество элементов на модели можно изменить примерно от 1000 до 15 000 и более. После создания сетки конечных элементов достаточно выбрать пункт (Run) на панели COSMOS/Works (см. рис. 26.15) для выполнения расчета. Расчет завершен.

Рис. 26.22. Выбор размера конечных элементов.

Рис. 26.23. Графические результаты расчета:

о — конечно-элементная модель; б — форма колебания на третьей собственной частоте; в — изолинии напряжений в процессе колебаний.

Рис. 26.24. Таблица результатов расчета напряжений в узлах модели.

Самостоятельно, независимо от системы COSMOS/Works, работает комплекс Cosmosm, обладающий дополнительными вычислительными возможностями, сопоставимыми с возможностями ANSYS. В версии COSMOS/Works-2007 некоторые дополнительные возможности включены в состав COSMOS/Works. Но при этом изменился интерфейс (увеличилось число кнопок и меню), усложнилось использование комплекса. Огромный размер комплекса (2,5 Гбайт) предъявляет повышенные требования к мощности компьютера.

Совет пользователям любых компьютерных систем: не торопитесь менять старую версию на новую. Почти любая новая версия почти любой программы будет гораздо больше по размеру, сложнее, менее стабильна в работе, менее удобна и крайне редко добавляет какие-то действительно нужные вам возможности. Приятным исключением, по моему мнению, является Adobe Acrobat 7.0 Professional, предоставляющий большие возможности и удобства при создании pdf-документов.