Поиск по документации
Введите не менее 2 символов
 |
CAE Fidesys 9.0 Руководство пользователя |
Введите не менее 2 символов
|
CAE Fidesys 9.0 Руководство пользователя |
Геометрическая модель анализируемого объекта может быть создана в препроцессоре CAE Fidesys или импортирована из какой-либо CAD-системы (CAD - Computer-Aided Design), а также, при необходимости, из другого пакета инженерного анализа.
Создание модели возможно "снизу-вверх" (от вершин и кривых к поверхностям и объемам) или с использованием геометрических примитивов. И в том, и в другом случае для моделирования используется геометрическое ядро ACIS, интегрированное в CAE Fidesys. Возможно также построение геометрии на основе конечно-элементной сетки.
Препроцессор CAE Fidesys позволяет импортировать данные геометрической модели во всех основных форматах, используемых современными CAD- и CAE-системами. В частности, поддерживаются форматы STEP, IGES, FASTQ и производится их трансляция в формат SAT - "родной" формат геометрического ядра ACIS. Такие CAD-системы, как SolidWorks, AutoCAD и некоторые другие, сами могут записывать геометрические данные в формате SAT, при этом их импорт в CAE Fidesys осуществляется без трансляции.
Иногда построенная геометрическая модель может иметь погрешности. Возможны также ошибки при преобразовании данных из одного формата в другой. С учетом этого препроцессор включает функции исправления геометрии - в диапазоне от незначительной корректировки до существенного изменения входящих в состав модели геометрических объектов (вершин, кривых, поверхностей и объемов).
Для исправления геометрии предусмотрены, в частности, булевы операции, а также операции по локальной правке кривых или локальной правке поверхностей. Топологию модели можно корректировать, не внося изменений в ее исходную геометрию - с помощью инструментов виртуальной геометрии. Обращение к таким инструментам возможно, в частности, для создания составных геометрических объектов, например, составной поверхности из двух поверхностей с целью удаления разделяющей их кривой.
Для построения конечно-элементной сетки в нескольких связанных между собой геометрических объектах (объемах) требуется соответствие прилегающих поверхностей. Препроцессор CAE Fidesys обеспечивает возможность слияния двух поверхностей, принадлежащих разным объемам, в одну поверхность, позволяющую построить непрерывную сетку.
При этом формируется немногообразная топология. Поскольку импортируемые геометрические модели часто имеют многообразную топологическую структуру, описываемая функция слияния поверхностей, а также границ и вершин, может быть весьма востребованной. Сравнения геометрических характеристик и топологических свойств выполняются в рамках этой функции автоматически; они могут быть отключены в случае необходимости.
Иногда, чтобы сгенерировать в объеме геометрической модели сетку из элементов- гексаэдров, требуется разделение объема на части, или декомпозиция. Препроцессор CAE Fidesys содержит набор функций для выполнения как интерактивного, так и автоматического разделения.
В препроцессоре CAE Fidesys имеются функции генерации конечно-элементных сеток одномерного (1D), двумерного (2D) и трехмерного (3D) вида. В общем случае генерируются нерегулярные сетки из элементов-тетраэдров и элементов-гексаэдров. Вместе с этим, существуют алгоритмы для построения регулярных сеток с использованием треугольных и четырехугольных элементов, а также алгоритмы создания смешанных сеток.
Для элементов сгенерированной сетки пользователем могут быть определены свойства, в том числе типы элементов, геометрические параметры, например, размеры сечения балки или толщина оболочки, а также механические характеристики материалов. Для определения свойств элементы объединяются в блоки, каждый блок содержит элементы одного типа.
Построение конечно-элементной модели завершается заданием граничных условий и условий нагружения. Граничные условия задаются с использованием уже упомянутых выше блоков элементов, а также с помощью наборов узлов и сторон. В ряде случаев при импортировании конечно-элементной сетки из другого пакета инженерного анализа возможно получение и граничных условий - см., например, импорт файлов Abaqus или импорт файлов NASTRAN. При этом спецификация граничных условий содержится, как правило, в дополнительном файле.
Условия нагружения могут быть заданы в виде сил и моментов, давления, кинематических параметров, температур, тепловых потоков или поверхностей контакта.
Основная работа с препроцессором CAE Fidesys производится с помощью графического окна. В нем реализуются различные режимы изображения геометрических объектов и конечно-элементных сеток: в виде проволочного каркаса, с удалением невидимых линий, с мягкими тенями и т.д. Обеспечивается выбор объектов с помощью мыши и управление видом с помощью мыши: поворот, перемещение точки обзора, приближение или отдаление. При рендеринге используются возможности аппаратного ускорения графических операций. Для любых изображений в графическом окне могут быть сделаны скриншоты и печатные копии.
Работа с препроцессором CAE Fidesys возможна и без использования графического окна - в консольном режиме, что устанавливается в файлах инициализации.
Графический интерфейс пользователя (GUI - Graphic User Interface) обеспечивает удобный доступ к основному функционалу CAE Fidesys и избавляет от необходимости запоминать синтаксис команд. Использование графического интерфейса позволяет существенно увеличить продуктивность работы даже начинающего пользователя. В рамках графического интерфейса поддерживается препроцессинг с использованием языка APREPRO, который позволяет параметризировать входные данные.
Интерфейс пользователя в CAE Fidesys обеспечивается также с помощью командной строки, которая доступна в отдельном окне. При этом управление работой программы осуществляется не мышью, как в случае графического интерфейса, а путем ввода определенных команд. Команды могут вводиться и при использовании графического окна, и в консольном режиме. Введенные команды сохраняются в журнальном файле и могут быть выполнены многократно, а также, при необходимости, скорректированы с помощью редактора журнальных файлов. В интерфейсе командной строки доступны опции выбора объектов с помощью мыши и управления видом с помощью мыши, но недоступны разделы меню и диалоговые панели. Интерфейс командной строки, как и графический интерфейс пользователя, обеспечивает использование языка APREPRO.
Расчет реакции рассматриваемого объекта на заданные внешние воздействия с помощью построенной конечно-элементной модели является основным этапом конечно-элементного анализа. Он запускается из препроцессора CAE Fidesys с помощью соответствующих диалоговых элементов графического окна.
Одной из важных особенностей САЕ Fidesys, которая проявляет себя на этапе расчета, является возможность использования, наряду с методом конечных элементов, другой численной дискретизации: метода спектральных элементов. Этот метод позволяет значительно ускорить решение больших нестационарных задач, характеризуемых быстропротекающими процессами, за счет применения явной схемы интегрирования во времени. Для перехода к спектральным элементам, например, в случае недостаточной сходимости решения, нет необходимости перестраивать расчетную (конечно-элементную) сетку, а требуется лишь изменить порядок точности в настройках расчета; при этом с увеличением указанного порядка точность решения возрастает экспоненциально.
При расчете реакции с использованием моделей большой размерности часто требуются высокопроизводительные многопоточные вычисления. В CAE Fidesys имеются возможности распараллеливания расчетов на одном или нескольких многоядерных компьютерах с помощью технологии MPI (Message Passing Interface - интерфейс передачи сообщений).
Для многократно повторяющихся однотипных расчетов, например, при варьируемых размерах и расположении концентраторов напряжений, предусмотрена возможность автоматизации вычислений путем использования журнальных файлов, которые содержат параметрическую модель тела, описанную на встроенном языке сценариев (скриптов).
Процесс выполнения расчета отображается в окне командной строки; там же выводятся сообщения об ошибках.
При расчете реакции определяются значения напряжений, деформаций и перемещений в точках конечно-элементной модели в декартовой системе координат. Для получения значений этих параметров в других координатах, построения различных их комбинаций или производных параметров выполняется постпроцессорная обработка результатов расчета. К функциям постпроцессинга относится и отображение результатов на экране в желаемом виде. Постпроцессинг выполняется с помощью программы FidesysViewer, входящей в состав пакета CAE Fidesys. Эта программа может быть запущена после завершения расчета - как независимо, так и из препроцессора CAE Fidesys с помощью соответствующих диалоговых элементов графического окна.
FidesysViewer позволяет строить графики изменения основных параметров напряженно-деформированного состояния, а также комбинаций этих параметров в зависимости от координат или времени, визуализировать параметры в любых сечениях рассматриваемого объекта и отображать поля их распределения по всему объекту. Пользователь (расчетчик, конструктор, исследователь) имеет возможность выбирать в рамках постпроцессинга определенные варианты теории прочности и получать, наряду с напряжениями и деформациями, коэффициенты запаса прочности. Для кусочно-непрерывных полей расчетных напряжений и деформаций (характерных для непосредственных результатов конечно-элементного расчета) выполняется сглаживание результатов с использованием теории согласованных результатов. Описание работы FidesysViewer дается в отдельном руководстве.