CAE Fidesys 9.0 Руководство пользователя

Анализ собственных частот (объёмная модель)

NAFEMS Selected Benchmarks for Natural Frequency Analysis "Simply Supported "Solid" Square Plate", Test No FV52.

Решается задача о нахождении собственных частот квадратной пластинки.

Геометрическая модель задачи и сетка представлены на рисунке.

Размер пластинки 10 м х 10 м х 1 м. Ребрам нижней грани пластинки запрещено перемещение вдоль оси Z. Параметры материала E = 200 ГПа, ν = 0.3, ρ = 8000 кг/m³.

Требуется сравнить ненулевые собственные частоты с 4 по 10.

Построение модели

1. Создайте пластинку.

На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Объём, Действие — Создать).

Из списка геометрических примитивов выберите Параллелепипед.

Задайте размеры блока:

• X (ширина): 10;

• Y (высота): 10;

• Z (глубина): 1.

Нажмите Применить.

Построение сетки

Требуется построить сетку из 4*4*1 линейных гексаэдральных элементов, как показано на рисунке с постановкой задачи.

1. На панели команд выберите модуль построения сетки на кривых (Режим — Сетка, Объект — На кривых, Действие — Построение сетки).

 Укажите степень измельчения сетки:

• Выбор кривых: 1 2 3 4 5 6 7 8 (через пробелы);

• Выберите способ построения сетки: Равномерно;

• Выберите параметры разбиения: Интервал;

• Интервал: 4 (см картинку).

Нажмите Применить.
2. На панели команд выберите модуль построения сетки на кривых (Режим — Сетка, Объект — На кривых, Действие — Построение сетки).

Укажите степень измельчения сетки:

• Выбор кривых: 9 10 11 12 (через пробелы);

• Выберите способ построения сетки: Равномерно;

• Выберите параметры разбиения: Интервал;

• Интервал: 1.

Нажмите Применить.

3. На панели команд выберите модуль построения объёмной сетки (Режим — Сетка, Объект — Объемная, Действие — Построение сетки).

Укажите следующие параметры:

• Выберите схему построения сетки: Автоматическая;

• Выбор объёмов (укажите их ID): 1 (или командой all).

Нажмите Применить схему.

Нажмите Построить сетку.

Задание граничных условий

1. Закрепите рёбра нижней грани в направлении Z.

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Перемещение, Действие — Создать).

 Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID объекта(ов): 5 6 7 8 (через пробелы);

• Степени свободы: Z.

Нажмите Применить.

Задание материала и свойств блока

1. Создайте материал.

На панели команд выберите модуль задания свойств материала (Режим — Материал, Объект — Управление материалами). Укажите имя материала Material 1.

Перетащите из левой колонки надпись Изотропный материал в колонку Свойства материала. Задайте следующие параметры:

• Модуль Юнга: 2e+11;

• Коэффициент Пуассона: 0.3;

• Плотность: 8000;

Нажмите Применить.

Закройте окно Управление материалами.

2. Создайте блок одного типа материала.

На панели команд выберите модуль управления блоками (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Добавить сущность в блок).

Задайте следующие параметры:

• ID блока: 1;

• Список сущностей: Объём;

• ID объекта(ов): 1 (или командой all).

Нажмите Применить.

3. Задайте параметры блока.

На панели команд выберите модуль управления блоками (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Свойства/параметры блока).

Задайте следующие параметры:

• ID блока(ов): 1;

• Категория: Объемное тело;

• Материал: Material 1;

• Система координат: Глобальная декартова;

• Порядок: 2.

Нажмите Применить.

Запуск расчёта

1. Задайте тип задачи, которую требуется решить.

На панели команд выберите модуль настройки расчёта (Режим — Настройки расчёта, Настройки расчёта — Модальный анализ, Модальный анализ — Общие).

Задайте следующие настройки:

• Размерность: 3D;

• Число собственных частот: 10.

Нажмите Применить.

Нажмите Начать расчёт.

2. В появившемся окне выберите директорию, в которой будет сохранён результат, и введите название файла.

3. В случае успешно проведённого расчёта в консоли отобразится сообщение: Calculation finished successfully at "date" "time", а также будут выведены требуемые значения собственных значений и частот.

Анализ результатов

1. Сравните полученные результаты с результатами, приведенными в таблице.

*Так как модель не закреплена, первые три собственные частоты должны быть нулевыми. В данной задаче использовался интервал для поиска собственных частот, отсекающий нулевые значения.

2. Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами.

• Нажмите Ctrl+E.

• В главном меню выберите Расчёт → Открыть результаты.

• На панели команд выберите Результаты (Режим — Результаты, Результаты — Открыть результаты).

3. Можно посмотреть, как деформируется тело.

Для этого выберите фильтр Деформировать по вектору.

Во вкладке Свойства установите следующие параметры:

• Вектора:  Мода # (частота Гц): перемещение (# означает номер собственного значения);

• Множитель масштаба: 700.

В результате отобразится деформированное тело. Для того чтобы посмотреть начальную модель, можно нажать на значок рядом с этой моделью в дереве объектов. На картинках ниже представлена деформированная модель в зависимости от собственного значения.

4 собственная форма

5 собственная форма

6 собственная форма

7 собственная форма

8 собственная форма

9 собственная форма

10 собственная форма

Использование консольного интерфейса

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно контролировать с помощью консольного интерфейса. Ниже приведён код реализации шагов программного обеспечения, описанных выше. Необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

Скрипт для пошагового примера