CAE Fidesys 9.0 Руководство пользователя

Анализ собственных частот (оболочечная модель)

NAFEMS-Glasgow, BENCHMARK newsletter, Report No. E1261/R002, “Free Vibrations of a Simply-supported Thin Square Plate” , February 1989, p.21.

Решается задача о нахождении собственных частот квадратной пластинки.

Размер пластинки 10 м х 10 м, толщина 0.05 м. Всей пластинке запрещено перемещение вдоль осей X и Y и вращение вокруг оси Z. Всем рёбрам запрещено перемещение вдоль оси Z. Рёбрам AB и CD запрещено вращение вокруг оси X, рёбрам BC и AD – вокруг оси Y. Параметры материала E = 200 ГПа, ν = 0.3, ρ = 8000 кг/м³

.Требуется сравнить собственные частоты с 1 по 8.

Построение модели

1. Создайте пластинку.

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

Из списка геометрических примитивов выберите Прямоугольник.

Задайте размеры блока:

• Ширина: 10;

• Расположение: Z-плоскость.

Нажмите Применить.

Построение сетки

Требуется построить сетку из 32*32 линейных квадратных 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: all;

• Выберите способ построения сетки: Равномерно;

• Выберите параметры разбиения: Интервал;

• Интервал: 32 (см картинку).

Нажмите Применить.

Нажмите Построить сетку. 

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

Задайте следующие параметры:

• Выберите схему построения сетки: Автоматическая;

• Выберите объёмы (укажите их ID): 1 (или командой all).

Нажмите Применить схему.

Нажмите Построить сетку.

Задание граничных условий

1. Закрепите всю пластинку в направлениях X и Y, а также вокруг Z.

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

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Узел;

• ID объекта(ов): all;

• Степени свободы: X, Y и Вокруг Z.

Нажмите Применить.

2. Закрепите все рёбра 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): all;

• Степени свободы: Z.

Нажмите Применить.

3. Закрепите рёбра AB и CD вокруг X.

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

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID объекта(ов): 2 4 (через пробелы);

• Степени свободы: Вокруг X.

Нажмите Применить.

4. Закрепите рёбра BC и AD вокруг Y.

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

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID сущностей: 1 3 (через пробелы);

• Степени свободы: Вокруг Y.

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 Material1.

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: Поверхность;

• 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: Оболочка;

• Система координат: Глобальная декартова;

• Порядок: 1.

Задайте свойства оболочки, для этого нажмите на кнопку .

Задайте следующие параметры:

• Материал: Material1;

• Толщина: 0.05;

• Эксцентриситет: 0.5.

Нажмите Применить.

Закройте окно Задать свойства оболочки.

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).

Оставьте все параметры по умолчанию.

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 на рисунке.

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).

2.  Можно посмотреть, как деформируется тело.

Для этого выберите фильтр Деформировать по вектору.

Во вкладке Свойства установите следующие параметры:

• Вектора: Мода 1 (2.379046 Гц): перемещение;

• Множитель масштаба: 200.

В результате отобразится деформированное тело. Для того чтобы посмотреть начальную модель, можно нажать на значок рядом с этой моделью в дереве объектов.

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