Геометрические параметры сечений оболочек

Для расчета тонкостенных конструкций, моделируемых оболочечными конечными элементами, необходимо задать геометрические параметры сечений оболочек: толщину и эксцентриситет. Эти геометрические параметры назначаются блоку элементов.

CAE Fidesys поддерживает оболочечные конечные элементы SHELL/SHELL4/SHELL8/TRISHELL/TRISHELL3/ TRISHELL6, также поддерживаются спектральные оболочечные элементы.

Чтобы задать свойства оболочек – толщину и эксцентриситет – перейдите в (Режим – Блоки, Объект – Блок, Действие – Свойства/параметры блока). Категория при задании типа элемента блоку должна быть Оболочка.

При выборе категории Оболочка должна появиться кнопка ID свойств блока. При этом есть возможность создать новое сечение оболочки или выбрать существующие ID.

При нажатии на кнопку открывается новое окно для задания необходимых параметров. Укажите:

Толщину каждого слоя оболочки;
Материал для каждого слоя оболочки;
Угол;
Эксцентриситет.

Важно: Эксцентриситет для оболочечного элемента изменяется от 0 до 1 и определяет расстояние между поверхностью оболочки, рассматриваемой в рамках геометрической или сеточной модели, и срединной поверхностью оболочки (фактически, смещение по толщине срединной поверхности относительно верхней поверхности оболочки в долях). По умолчанию эксцентриситет установлен 0.5.

Просмотр сечения оболочки в 3D-виде возможен в препроцессоре CAE Fidesys при нажатии кнопки Показать 3D-вид.

Просмотр сечения оболочки в 3D-виде возможен в постпроцессоре FidesysViewer при нажатии кнопки 3D-вид в стандартной строке. Для этого необходимо перед запуском на расчет установить опцию Поля - вывода - Выводить результаты в 3Д-виде.

Многослойные оболочки

Для задания многослойной оболочки добавьте в таблицу еще одну строку и заполните так, как требует условие задачи.

Также в данном виджите есть две кнопки для работы с табличными данными. По кнопке «Копировать» происходит копирование всех ячеек, представленных в таблице, в буфер обмена. Далее, эти ячейки можно вставить в файлы xlc/csv/txt. По кнопке «Вставить» - из буфера обмена вставляются ячейки вместо существующих. Таким образом, можно вставить таблицу свойств слоев оболочек из файла xls/csv.

Поворот НДС слоя в системе координат элементов

В случае моделирования многослойных ламинатов со слоями, лежащими под углом к какой-либо системе координат, вначале создается система координат для блока с оболочечными элементами. Эта СК проецируется на каждый элемент и, соответственно, в каждом элементе образуется своя СК.

Задавая схему армирования ламината необходимо задать толщины каждого слоя и углы их армирования относительно СК элементов блока. Таким образом, для анализа напряжений в слоях необходимо вывести напряжения в СК слоя. В таком случае Напряжения XX можно интерпретировать как напряжения вдоль волокон, напряжения YY поперек волокон и XY - как сдвиговые напряжения в слое.

Для отображения напряжений в системе координат элемента (и слоя), необходимо использовать в постпроцессоре фильтр «Системы координат»: Фильтры – Алфавитный указатель – Системы координат.

Последовательность укладки слоев

Позволяет визуально отобразить процесс инвертирования слоев. В качестве последовательности укладки слоев можно выбрать два варианта:

Снизу вверх;
Сверху вниз.

По умолчанию выбран вариант снизу вверх.

Данный функционал совмещает в себе старый функционал «Инвертировать направление слоев» (версия 8.2 и старше), а также визуальное отображение процесса смены направления укладки. Влияет только на нумерацию слоев, нижний слой таблицы все также будет соответствовать низу оболочки.

Эффективные свойства

В виджете задания свойств оболочек есть возможность расчета интегральных характеристик многослойных оболочек.

Эта функция полезна при моделировании многослойных оболочек, когда необходимо понимать какие прочностные и термоупругие свойства будет иметь весь многослойный пакет.

Например, если слои многослойной оболочки:

Заданы материалами с разными жесткостными и термоупругими характеристиками (изотропные, ортотропные, трансверсальные);
Заданы ортотропным материалом и ориентированы под различными углами.

В каждом слое материал может быть задан одной из следующих моделей: изотропный материал, ортотропный материал, изотропный трансверсальный. Все слои могут быть ориентированы под различными углами относительно продольного направления (ось Х) СК блока. Термоупругие свойства вычисляются, если для материала в каждом слое заданы коэффициенты температурного расширения (КТР).

Выводимые эффективные свойства представляют собой свойства ортотропного материала, его свойства характеризуются четырьмя константами упругости:

E₁ - Модуль упругости в продольном направлении;
E₂ - Модуль упругости в поперечном направлении;
G₁₂ - Модуль сдвига;
ν₁₂ - Коэффициент Пуассона.

Термоупругие свойства характеризуются двумя коэффициентами температурного расширения:

α₁ - КТР в продольном направлении;
α₂ - КТР в поперечном направлении.

Вывод напряжений по слоям

Для отображения напряжений и деформаций в слое многослойной оболочки в FidesysViewer необходимо воспользоваться фильтром «Системы координат».

В «Свойствах» применяемого фильтра задайте следующие параметры:

Система координат: Выбрать из доступных;
Выбирать по типу: СК слоёв оболочек.

В качестве точечных величин для обработки необходимо выбрать напряжения.

Далее необходимо выбрать в каком слое будут отображаться напряжения.

После применения этого фильтра появится массив напряжения в этом слое в системе координат этого слоя.

Результат отображения напряжений в срединной поверхности оболочки для первого слоя:

Отображение СК для оболоченых элементов