Автоматизированное создание связей между линиями отверстий и вершинами

Данный пример служит для демонстрации удобного способа создания связей между большим количеством сущностей. Для этого используется метод создания связей с помощью автовыбора ближайших пар. В данном примере используется связь по расстоянию, но подход применим для любых видов связей. С его помощью можно соединять все типы сущностей (геометрические и конечно-элементные), а также использовать готовые нодсеты.

Рассматривается пример статического расчета пластины, которая закреплена по двум параллельным граням. Пластина имеет 4 круглые отверстия. В центре отверстий находятся вершины, к которым прикладываются силы из плоскости пластины. Вершины крепятся к отверстиям с помощью связи «расстояние между сущностями. Для работы такой связи требуется добавить вершины в отдельный блок категории «Точка» или «Сосредоточенная масса», чтобы в вершина была разбита на элемент с 1 узлом.

Пластина нагружена точечными силами величиной 1 МН, силы прикладываются к свободным вершинам. Параметры материала: модуль Юнга E = 2e11 Па, коэффициент Пуассона n = 0.3, плотность r = 7800 кг/м3.

Построение модели

1. Создайте поверхность линии будущей пластины.

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

Из списка геометрических примитивов выберите Прямоугольник.

Задайте размеры блока:

Ширина: 1
Высота: 1;
Расположение: Z-плоскость.

Нажмите Применить.

2. Создайте первую поверхность для будущего отверстия.

Из списка геометрических примитивов выберите Круг.

Задайте размеры блока:

Указать используемую окружность: Радиус;
Радиус: 0.1;
Z-плоскость.

Нажмите Применить.

3. Создайте вторую поверхность для будущего отверстия.

Из списка геометрических примитивов выберите Круг.

Задайте размеры блока:

Указать используемую окружность: Радиус;
Радиус: 0.1;
Z-плоскость.

Нажмите Применить.

4. Создайте третью поверхность для будущего отверстия.

Из списка геометрических примитивов выберите Круг.

Задайте размеры блока:

Указать используемую окружность: Радиус;
Радиус: 0.1;
Z-плоскость.

Нажмите Применить.

5. Создайте четвертую поверхность для будущего отверстия.

Из списка геометрических примитивов выберите Круг.

Задайте размеры блока:

Указать используемую окружность: Радиус;
Радиус: 0.1;
Z-плоскость.

Нажмите Применить.

6. Переместите первую поверхность на место будущего отверстия.

На панели команд выберите модуль построения поверхностной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Поверхность, Действие — Преобразовать).

Из списка геометрических примитивов выберите Переместить.

Задайте необходимые параметры:

ID поверхности(ей): 2;
Включая сращенные;
Выбрать метод: Расстояние;
Расстояние по Х: 0.25;
Расстояние по Y: 0.25.

Нажмите Применить.

7. Переместите вторую поверхность на место будущего отверстия.

Из списка геометрических примитивов выберите Переместить.

Задайте необходимые параметры:

ID поверхности(ей): 3;
Включая сращенные;
Выбрать метод: Расстояние;
Расстояние по Х: -0.25;
Расстояние по Y: 0.25.

Нажмите Применить.

8. Переместите третью поверхность на место будущего отверстия.

Из списка геометрических примитивов выберите Переместить.

Задайте необходимые параметры:

ID поверхности(ей): 4;
Включая сращенные;
Выбрать метод: Расстояние;
Расстояние по Х: 0.25;
Расстояние по Y: -0.25.

Нажмите Применить.

9. Переместите четвертую поверхность на место будущего отверстия.

Из списка геометрических примитивов выберите Переместить.

Задайте необходимые параметры:

ID поверхности(ей): 5;
Включая сращенные;
Выбрать метод: Расстояние;
Расстояние по Х: -0.25;
Расстояние по Y: -0.25.

Нажмите Применить.

10. Вырежьте из большой поверхности первое отверстие.

На панели команд выберите модуль построения поверхностной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Поверхность, Действие — Логические операции).

Из списка операций выберите Вычесть.

Задайте следующие параметры:

А ID поверхности(ей): 1 (поверхности, из которых будут вычтены другие поверхности);
В ID поверхности(ей): 2 (поверхности, которые будут вычтены).

Нажмите Применить.

11. Вырежьте из большой поверхности второе отверстие.

Из списка операций выберите Вычесть.

Задайте следующие параметры:

А ID поверхности(ей): 6 (поверхности, из которых будут вычтены другие поверхности);
В ID поверхности(ей): 3 (поверхности, которые будут вычтены).

Нажмите Применить.

12. Вырежьте из большой поверхности третье отверстие.

Из списка операций выберите Вычесть.

Задайте следующие параметры:

А ID поверхности(ей): 7 (поверхности, из которых будут вычтены другие поверхности);
В ID поверхности(ей): 4 (поверхности, которые будут вычтены).

Нажмите Применить.

11. Вырежьте из большой поверхности четвертое отверстие.

Из списка операций выберите Вычесть.

Задайте следующие параметры:

А ID поверхности(ей): 8 (поверхности, из которых будут вычтены другие поверхности);
В ID поверхности(ей): 5 (поверхности, которые будут вычтены).

Нажмите Применить.

Построение сетки

1. На панели команд выберите модуль построения поверхностной сетки (Режим — Сетка, Объект —Поверхностная, Действие — Интервалы).

Задайте следующие параметры:

Задать размер;
Выбор поверхностей: 9;
Примерный размер 0.04.

Нажмите Применить.

2. Выберите схему построения сетки.

На панели команд выберите модуль построения поверхностной сетки (Режим — Сетка, Объект —Поверхностная, Действие — Построение сетки).

Задайте следующие параметры:

Выберите схему построения сетки: Автоматическая;
Выбор поверхностей: 9.

Нажмите Применить схему.

Нажмите Построить сетку.

Задание материала и свойств блока

1. Создайте материал.

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

Укажите имя материала material1. Перейдите в раздел Упругость и перетащите из левой колонки надпись Изотропный материал в колонку Свойства материала.

Задайте следующие параметры:

Модуль Юнга: 2e+11;
Коэффициент Пуассона: 0.3.

В окне слева перейдите в раздел Общие и перетащите Прочность в окно Свойства материала.

Введите значение:

Прочность: 7800.

Нажмите Применить.

Закройте окно Управление материалами.

2. Создайте блок.

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

Задайте следующие параметры:

Имя блока: pov;
Список сущностей: Поверхность;
ID объекта(ов): 9.

Нажмите Применить.

3. Задайте параметры блока.

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

Задайте следующие параметры:

Имя блока: pov;
Категория: Оболочка;
Система координат: Глобальная декартова;
Порядок: 1.

Задайте свойства оболочки, для этого нажмите на кнопку .

Задайте следующие параметры:

Материал: material1;
Толщина: 0.5;
Эксцентриситет: 0.5.

Нажмите Применить.

Закройте окно Задать свойства оболочки.

Нажмите Применить.

Создание свободных вершин

1. Создайте первую свободную вершину.

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

Из выпадающего списка выберите Координаты.

Задайте следующие параметры:

Координата Х: 0.25;
Координата Y: 0.25;
Создать на: Кривая.

Нажмите Применить.

2. Создайте вторую свободную вершину.

Из выпадающего списка выберите Координаты.

Задайте следующие параметры:

Координата Х: -0.25;
Координата Y: 0.25;
Создать на: Кривая.

Нажмите Применить.

3. Создайте третью свободную вершину.

Из выпадающего списка выберите Координаты.

Задайте следующие параметры:

Координата Х: 0.25;
Координата Y: -0.25;
Создать на: Кривая.

Нажмите Применить.

4. Создайте четвертую свободную вершину.

Из выпадающего списка выберите Координаты.

Задайте следующие параметры:

Координата Х: -0.25;
Координата Y: -0.25;
Создать на: Кривая.

Нажмите Применить.

Построение сетки

1. Постройте сетку на вершинах.

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

Задайте следующие параметры:

ID вершин(ы): 17 15 16 14.

Нажмите Построить сетку.

Задание граничных условий

1. Задайте связь «расстояние между сущностями» между вершинами и кривыми.

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

Задайте следующие параметры:

Автовыбор ближайших пар;
Найти все в радиусе: 0.11;
Главная сущность: Список сущностей: Набор узлов;
ID объекта(ов): 1;
Побочная сущность: Список сущностей: Набор узлов;
ID объекта(ов): 2.

Нажмите Применить.

Параметр расстояние поиска (tolerance) определяет на каком расстоянии от узла главной сущности должны находиться узлы побочной сущности, чтобы попасть в связь.

2. Закрепите вершину 1 по всем перемещениям и поворотам.

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

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Кривая;
ID объекта(ов): 1 3;
Степени свободы: Закрепить все.

Нажмите Применить.

3. Приложите силу.

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

Задайте следующие параметры:

Список сущностей: Вершина;
ID объекта(ов): 13 14 15 16;
Указать используемый вектор;
Вектор: Компонента Z: 1е6.

Нажмите Применить.

Запуск на расчет

1. Задайте тип задачи, которую требуется решить.

На панели команд выберите модуль настройки расчёта (Режим — Настройки расчета, Настройки расчета — Статический, Статический — Общие).

Выберите:

Размерность: 3D;
Модель: Упругость.

Нажмите Применить.

2. Задайте поля вывода, которые будут отображать результаты расчета.

На панели команд выберите модуль настройки расчёта (Режим — Настройки расчета, Настройки расчета — Статический, Статический — Поля вывода).

Выберите:

Узловые силы и силы реакции;
Результаты в 3D виде (для балок и оболочек);
Промежуточные результаты статики или преднагружения;
Выводить промежуточные результаты каждые (подшагов): 1.

Нажмите Применить.

Нажмите Начать расчет.

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

4. В случае успешно проведённого расчёта в консоли отобразится сообщение: Calculation finished successfully at "date" "time".

Анализ результатов

1. 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).

Появится окно FidesysViewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

2. Отобразите фильтр Деформировать по вектору.

В фильтре Деформировать по вектору во вкладке Свойства задайте параметры:

Вектора: Перемещения;
Множитель масштаба: 20;
Представление: Поверхность с ребрами.

3. Отобразите узловые силы.

4. Отобразите узловые силы в точке.

С помощью функции Интерактивный выбор точек выберите узел на закрепленной стороне.

В стандартной строке выберите Фильтры - Алфавитный указатель - Статистика.

Выберите Узловые силы.

Нажмите Применить.

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