pobieranie: 03_04 Ansys Tworzenie siatki elementów skończonych
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN
Ćwiczenie nr 3 i 4
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Numeryczne metody analizy konstrukcji
Tworzenie siatki elementów skończonych
Szczecin 2002
Opis ćwiczenia
Celem ćwiczenia będzie zapoznanie się z metodyką tworzenia siatki elementów skończonych na elementach geometrycznych jedno, dwu i trójwymiarowych. Program często sam tworzy siatkę (przy poleceniu -Meshing- Mesh → Lines/Areas/Volumes → Free), jednak czasami potrzebna jest ingerencja u ytkownika by zagęścić/rozrzedzić siatkę dla uzyskania poprawnych wyników obliczeń (patrz ćwiczenie 12: „Analiza dokładności obliczeń metodą elementów skończonych”).
1. Element prętowy Element prętowy tworzy się na podstawie ju istniejących dwóch węzłów, które naley utworzyć wcześniej, zatem w przypadku tego elementu skończonego nie mówimy o tworzeniu siatki, gdy „siatką” są węzły. Patrz ćwiczenie 1 i 2: „Analiza statyczna kratownicy płaskiej 2D i przestrzennej 3D” 2. Element belkowy Elementy belkowe 2D (BEAM 2D elastic 3) i belkowy 3D (BEAM 3D elastic 4) tworzy się na podstawie istniejącej linii. • wybierz element belkowy 2D lub 3D • zdefiniuj jego przekrój • utwórz linię prostą poziomą o długości 1m z u yciem 2 punktów bazowych Program po poleceniu: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → Lines wska narysowaną linię → OK • włącz numerowanie elementów: Utility Menu: PlotCtrls → Numbering…→ Elem/Attrib numbering → Element numbers → OK
Jak mo na zauwa yć program sam tworzy 3 elementy belkowe. Do większości zadań taki podział jest jednak niewystarczający, gdy 3 elementy nie zawsze zapewniają dostateczną dokładność obliczeń. Zostanie teraz pokazane jak wpływać na liczbę elementów belkowych, jednak przedtem nale y usunąć „oczyścić” stary podział: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Clear → Lines wska narysowaną linię → OK Utility Menu: Plot → Multi-Plots Przed tworzeniem siatki ustala się liczbę tworzonych elementów na jednej wybranej linii (NDIV) lub długość jednego elementu (SIZE): Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Size Cntrls → -Lines- Picked Lines wska narysowaną linię → OK • w oknie SIZE wpisujemy długość jednego elementu np. 0.1, okno NDIV i inne pozostawiamy niewypełnione. Oznacza to, e linia o długości 1m zostanie podzielona 10 części o długości 0.1 m → OK •
o oknie NDIV wpisujemy liczbę podziałów linii np. 20, pozostałe okna zostawiamy niewypełnione. Teraz nasza linia zostanie podzielona na 20 części, ka da o długości 1m/20 = 0.05 m. Je eli zamiast 20 wpiszemy 10, to otrzymamy podział identyczny z podziałem z poprzedniego punktu (1m/10 = 0.1 m) → OK
Teraz mo emy ju utworzyć siatkę elementów belkowych na podzielonej linii: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → Lines wska narysowaną linię → OK Utility Menu: Plot → Elements
Czasami zachodzi potrzeba zagęszczenia podziału linii, a później i elementów np. w miejscu przyło enia obcią enia dla uzyskania dokładniejszych wyników (patrz ćwiczenie „Analiza dokładności obliczeń metodą elementów skończonych”). Zagęścimy podział linii na jednym z końców: • wyczyść podział poleceniem Clear → Lines • otwórz ponownie okno podziału: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Size Cntrls → -Lines- Picked Lines wska narysowaną linię → OK SIZE: 0 NDIV: 8 SPACE: 4 wartość w polu SPACE oznacza jak bardzo nale y wydłu yć podział przy prawym końcu i jak bardzo skrócić (zagęścić) podział przy lewym końcu. Je eli wpiszemy wartość ujemną, to zagęszczenie nastąpi na obu końcach. UWAGA: zagęszczenie następuje w tym punkcie (keypoint), który przy tworzeniu linii został wskazany jako pierwszy
NDIV = 8;
SPACE = 4
NDIV = 8; •
SPACE = – 4
utwórz siatkę elementów: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Clear → Lines (usuwanie starych elementów belkowych) Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → Lines wska narysowaną linię → OK Utility Menu: Plot → Elements
3. Tworzenie siatki elementów na płaszczyźnie By utworzyć siatkę elementów na płaszczyźnie (powierzchni) mo na zastosować polecenie: -Meshing- Mesh → Areas → Free lub ingerować w formę siatki (kształt i liczba elementów) przed poleceniem Free lub modyfikować ją na podstawie ju automatycznie wygenerowanej siatki. • narysuj prostokąt: Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create → -Areas- Rectangle → By 2 Corners: WP X: 0 (współrzędna X lewego dolnego rogu) WP Y: 0 (współrzędna Y lewego dolnego rogu) Widht: 10 (szerokość) Height: 5 (wysokość) wybierz element Structural Solid → Quad 4node 42 (element czterowęzłowy, czworoboczny) utwórz automatycznie siatkę” Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → -Areas- Free wska narysowany prostokąt → OK Program utworzył 18 elementów
• •
By zmienić siatkę mo na zmienić wielkość elementów poprzez: • podział linii tworzących powierzchnię: o uruchom wyświetlanie tylko linii: Utility Menu: Plot → Lines
Program przy automatycznej generacji siatki sam podzielił linie, lecz mo emy to zmienić o postępowanie jest identyczne jak przy tworzeniu elementów belkowych na linii, nale y jednak pamiętać by przy powierzchniach czworobocznych ściany le ące na przeciw siebie miały taki sam podział. o w przypadku naszego prostokąta ściany poziome (linie) podziel na 10 części (NDIV = 10), a ściany pionowe na 4 (NDIV = 4)
o wygeneruj raz jeszcze siatkę w trybie automatycznym (program zapyta czy utworzyć nową siatkę na ju istniejącej – TAK)
•
zagęszczenie w miejscu wskazanym przez u ytkownika: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Modify Mesh → -Refine At- Elements wska element znajdujący się w górnym prawym rogu → OK w oknie LEVEL ustala się “głębokość podziału”; im większ wartość, tym bardziej będzie zagęszczona siatka w miejscu wskazanego elementu ustaw LEVEL: 4 → OK
Program w tym miejscu w ółtym oknie generuje informacje, i jeden ze 137 elementów ma niepoprawny kształt. Do sprawdzania poprawności siatki słu y polecenie: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Check Mesh → Plot Bad Elms…→ zaznacz Good Elems (blue) [show] → OK Niepoprawny element wyświetlany jest (na ółto) wraz z informacją, i boki elementu le ące na przeciw siebie tworzą kąt większy ni dopuszczalny, czyli 70°. Jest to do przyjęcia, lecz je eli to mo liwe, nale y tak dzielić by nie tworzyć elementów zaliczanych do grupy ółtych, czyli “warning”. Nie mo na kontynuować pracy, gdy jeden lub więcej elementów będzie wyświetlonych na czerwono “bad elements” i wtedy zmiana siatki jest niezbędna. Podobne efekty jak zagęszczanie “na elemencie” przynosi zagęszanie na punkcie bazowym (-Refine At- Keypoints) lub linii (-Refine AtLines). • Operacje Boole’a na powierzchniach Ansys, podobnie jak AutoCAD pozwala na wycinanie, klejenie, dodawanie, odejmowanie i wyznaczanie ró nicy powierzchni (równie brył). o usuń elementy na naszym prostokącie: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Clear → Areas o wytnij w prostokącie otwór o średnicy ∅1 i środku w punkcie (2.5; 2.5): Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create → -Areas- Circle → Solid Circle: WPX = 2.5 WPY = 2.5 Radius = 1
Utility Menu: Plot Ctrls → Numbering... → Areas [on] → OK. Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Operate → -Booleans- Subtract → Areas wska du y prostokąt → OK. → wska okrąg → OK
Pamiętaj, e „narzędziem” jest zawsze drugi wskazany obiekt i to on zostanie odjęty od wskazanego od pierwszego
o zapisz pracę Ansys Toolbar: SAVE_DB o teraz w podobny sposób wytnij otwór w kształcie kwadratu o wymiarach 3 x 3 i dolnym lewym rogu w punkcie (6; 1)
o utwórz siatkę z elementów o boku = 0.4 Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Size Cntrls → -Global Size SIZE: 0.4 → OK
o zagęścij siatkę w lewym górnym rogu dowolną wartością LEVEL o sprawdź jakość siatki poleceniem Check Mesh o utwórz lustrzane odbicie prostokąta wg prawego boku: Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Reflect → Areas wska powierzchnię → OK w oknie nale y wybrać płaszczyznę (oś), wg której będziemy odbijać Y – Z plane (Z) w oknie NOELEM wybieramy co chcemy odbić (Areas and Mesh) w oknie IMOVE decydujemy czy oryginał skopiować (Copied) czy usunać (Move); wybieramy Copied → OK Utility Menu: Plot → Elements
o utwórz lustrzane odbicie wg boku poziomego
Zadanie: Utwórz siatkę elementów skończonych (Structural Shell Elastic 4node 63) na kole o średnicy ∅ 60 mm (0.06 m), by uzyskać efekt jak na rysunku poni ej
• • • • • • • •
• • • • •
narysuj okrąg narysuj w środku okręgu kwadrat o boku 0.02 odejmij od okręgu kwadrat (Subtract) narysuj linię poziomą łączącą lewy i prawy kwadrant okręgu narysuj linię pionową łączącą górny i dolny kwadrant okręgu utwórz punkt bazowy (keypoint) o współrzędnych (-0.03; 0.03) narysuj linię łączącą ten punkt bazowy z punktem le ącym w górnym, lewym rogu otworu kwadratowego zapisz swoją pracę: Ansys Toolbar: SAVE_DB (je eli coś się nie uda, wystarczy kliknąć: Ansys Toolbar: RESUM_DB by odzyskać pracę bez potrzeby naprawy błędu) podziel okrąg linią pionową łączącą kwadranty górny i dolny: Main Menu: Preprocessor → Operate → -Booleans- Divide → Area by line wska powierzchnię (okrąg) → OK → wska pionową linię → OK. w podobny sposób podziel połowy okręgu linią poziomą i górną, lewą ćwiartkę linią pod kątem 45° usuń wszystkie ćwiartki okręgu z wyjątkiem lewej górnej (Delete → Areas and below) utwórz kwadrat, tak by wypełnić ćwiartkę okręgu w dolnym rogu podziel linie by utworzyć elementy jak na pierwszym rysunku
•
⇒ utwórz elementy (Mesh → Areas → Free → Pick All)
• • •
utwórz pozostałe trzy ćwiartki koła metodą odbicia lustrzanego (Reflect → Areas) usuń wszystkie elementy (Meshing → Clear→ Areas) i powierzchnie (Delete → Areas and Below) narysuj raz jeszcze okrąg i utwórz siatkę elementów w trybie automatycznym (bez ingerowania w podział linii tworzących koło)
Podział „ręczny” zapewni dokładniejsze i bardziej wiarygodne wyniki ni podział automatyczny.
4. Tworzenie siatki elementów na bryle W przypadku brył obowiązują te same zasady podziału (linii, powierzchni) co w przykładach podanych wcześniej. Z tego względu zostaną pokazane dwa przykłady tworzenia siatki: 1. Tworzenie siatki na bryle ju istniejącej: • wybierz element sześcienny ośmiowęzłowy (Structural Solid Brick 8node 45) • utwórz prostopadłościan: Main Menu: Preprocessor → Create → -Volumes- Block→By 2 Corners & Z WPX = 0 WPY = 0 Width = 5 Height = 10 Depth = 10 → OK • podziel linie wg rysunku poni ej i utwórz automatycznie siatkę elementów (Mesh → Volumes → Free)
⇒ ⇒ „wyczyść” siatkę (Meshing → Clear → Volumes) usuń element Solid 45 I dodaj nowy element czworościenny (ostrosłup o podstawie trójkąta równobocznego) Structural Solid Tet w/rotate 72 • je eli pracujesz na wersji ANSYS 5.7 lub późniejszej nie zmieniaj podziału linii. Wersja 5.3 jest wersją szkoleniową z ograniczoną liczbą stopni swobody (do 1000) i dla tego zadania liczba stopni swobody jest ju niewystarczająca - program informuje o tym komunikatem: „The version size limits (ELEMENTS) have been exceeded” Wesja „pełna” ANSYS 5.7 nie posiada takich ograniczeń i nie trzeba zmniejszać podziału linii. Je eli pracujesz na wersji ANSYS_ED 53 zmień podział wszystkich linii na 4 (-Meshing- Shape&Size → -Lines- All Lines... → NDIV = 4 → OK) • utwórz raz jeszcze siatkę elementów w trybie Free • •
siatka dla wersji ANSYS_ED 53
siatka dla wersji ANSYS 57
2. Tworzenie bryły na podstawie statki na płaszczyźnie (wyciąganie siatki) Będziemy tworzyć bryłę jak na rysunku poni ej. Wymiary to: wysokość = 10; szerokość = 5; promień otworu = 4; głębokość = 10
• wyczyść całkowicie dokument: Utility Menu: File → Clear & Start New…→ OK → TAK • wybierz elementy: Shell 63 i Solid 45 • twórz siatkę zło oną z elementów Shell 63 w formie jak na rysunku poni ej (wykorzystaj wiedzę z zadania z siatką na kole)
• przełącz typ elementu z Shell 63 na Solid 45: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Attributes → Default Attribs… TYPE: 2 → OK • wyciągnij bryłę na bazie podstawy, czyli połowy kwadratu z otworem: Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Operate → Extrude/Sweep → Areas- By XYZ Offset → Pick All (wszystkie powierzchnie) DX = 0 DY = 0 DZ = 10 (grubość) → OK.
• ustal podział bryły w kierunku osi Z (głębokości): Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Shape&Size → -Global- Size NDIV = 3 dla wersji ANSYS_ED 53 NDIV = 8 dla wersji ANSYS 57 • utwórz siatkę elementów na bryle (Mesh → Volumes → Free → Pick All)
5. Zakończ pracę z programem
03_04 Ansys Tworzenie siatki elementów skończonych
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN
Ćwiczenie nr 3 i 4
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Numeryczne metody analizy konstrukcji
Tworzenie siatki elementów skończonych
Szczecin 2002
Opis ćwiczenia
Celem ćwiczenia będzie zapoznanie się z metodyką tworzenia siatki elementów skończonych na elementach geometrycznych jedno, dwu i trójwymiarowych. Program często sam tworzy siatkę (przy poleceniu -Meshing- Mesh → Lines/Areas/Volumes → Free), jednak czasami potrzebna jest ingerencja u ytkownika by zagęścić/rozrzedzić siatkę dla uzyskania poprawnych wyników obliczeń (patrz ćwiczenie 12: „Analiza dokładności obliczeń metodą elementów skończonych”).
1. Element prętowy Element prętowy tworzy się na podstawie ju istniejących dwóch węzłów, które naley utworzyć wcześniej, zatem w przypadku tego elementu skończonego nie mówimy o tworzeniu siatki, gdy „siatką” są węzły. Patrz ćwiczenie 1 i 2: „Analiza statyczna kratownicy płaskiej 2D i przestrzennej 3D” 2. Element belkowy Elementy belkowe 2D (BEAM 2D elastic 3) i belkowy 3D (BEAM 3D elastic 4) tworzy się na podstawie istniejącej linii. • wybierz element belkowy 2D lub 3D • zdefiniuj jego przekrój • utwórz linię prostą poziomą o długości 1m z u yciem 2 punktów bazowych Program po poleceniu: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → Lines wska narysowaną linię → OK • włącz numerowanie elementów: Utility Menu: PlotCtrls → Numbering…→ Elem/Attrib numbering → Element numbers → OK
Jak mo na zauwa yć program sam tworzy 3 elementy belkowe. Do większości zadań taki podział jest jednak niewystarczający, gdy 3 elementy nie zawsze zapewniają dostateczną dokładność obliczeń. Zostanie teraz pokazane jak wpływać na liczbę elementów belkowych, jednak przedtem nale y usunąć „oczyścić” stary podział: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Clear → Lines wska narysowaną linię → OK Utility Menu: Plot → Multi-Plots Przed tworzeniem siatki ustala się liczbę tworzonych elementów na jednej wybranej linii (NDIV) lub długość jednego elementu (SIZE): Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Size Cntrls → -Lines- Picked Lines wska narysowaną linię → OK • w oknie SIZE wpisujemy długość jednego elementu np. 0.1, okno NDIV i inne pozostawiamy niewypełnione. Oznacza to, e linia o długości 1m zostanie podzielona 10 części o długości 0.1 m → OK •
o oknie NDIV wpisujemy liczbę podziałów linii np. 20, pozostałe okna zostawiamy niewypełnione. Teraz nasza linia zostanie podzielona na 20 części, ka da o długości 1m/20 = 0.05 m. Je eli zamiast 20 wpiszemy 10, to otrzymamy podział identyczny z podziałem z poprzedniego punktu (1m/10 = 0.1 m) → OK
Teraz mo emy ju utworzyć siatkę elementów belkowych na podzielonej linii: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → Lines wska narysowaną linię → OK Utility Menu: Plot → Elements
Czasami zachodzi potrzeba zagęszczenia podziału linii, a później i elementów np. w miejscu przyło enia obcią enia dla uzyskania dokładniejszych wyników (patrz ćwiczenie „Analiza dokładności obliczeń metodą elementów skończonych”). Zagęścimy podział linii na jednym z końców: • wyczyść podział poleceniem Clear → Lines • otwórz ponownie okno podziału: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Size Cntrls → -Lines- Picked Lines wska narysowaną linię → OK SIZE: 0 NDIV: 8 SPACE: 4 wartość w polu SPACE oznacza jak bardzo nale y wydłu yć podział przy prawym końcu i jak bardzo skrócić (zagęścić) podział przy lewym końcu. Je eli wpiszemy wartość ujemną, to zagęszczenie nastąpi na obu końcach. UWAGA: zagęszczenie następuje w tym punkcie (keypoint), który przy tworzeniu linii został wskazany jako pierwszy
NDIV = 8;
SPACE = 4
NDIV = 8; •
SPACE = – 4
utwórz siatkę elementów: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Clear → Lines (usuwanie starych elementów belkowych) Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → Lines wska narysowaną linię → OK Utility Menu: Plot → Elements
3. Tworzenie siatki elementów na płaszczyźnie By utworzyć siatkę elementów na płaszczyźnie (powierzchni) mo na zastosować polecenie: -Meshing- Mesh → Areas → Free lub ingerować w formę siatki (kształt i liczba elementów) przed poleceniem Free lub modyfikować ją na podstawie ju automatycznie wygenerowanej siatki. • narysuj prostokąt: Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create → -Areas- Rectangle → By 2 Corners: WP X: 0 (współrzędna X lewego dolnego rogu) WP Y: 0 (współrzędna Y lewego dolnego rogu) Widht: 10 (szerokość) Height: 5 (wysokość) wybierz element Structural Solid → Quad 4node 42 (element czterowęzłowy, czworoboczny) utwórz automatycznie siatkę” Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Mesh → -Areas- Free wska narysowany prostokąt → OK Program utworzył 18 elementów
• •
By zmienić siatkę mo na zmienić wielkość elementów poprzez: • podział linii tworzących powierzchnię: o uruchom wyświetlanie tylko linii: Utility Menu: Plot → Lines
Program przy automatycznej generacji siatki sam podzielił linie, lecz mo emy to zmienić o postępowanie jest identyczne jak przy tworzeniu elementów belkowych na linii, nale y jednak pamiętać by przy powierzchniach czworobocznych ściany le ące na przeciw siebie miały taki sam podział. o w przypadku naszego prostokąta ściany poziome (linie) podziel na 10 części (NDIV = 10), a ściany pionowe na 4 (NDIV = 4)
o wygeneruj raz jeszcze siatkę w trybie automatycznym (program zapyta czy utworzyć nową siatkę na ju istniejącej – TAK)
•
zagęszczenie w miejscu wskazanym przez u ytkownika: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Modify Mesh → -Refine At- Elements wska element znajdujący się w górnym prawym rogu → OK w oknie LEVEL ustala się “głębokość podziału”; im większ wartość, tym bardziej będzie zagęszczona siatka w miejscu wskazanego elementu ustaw LEVEL: 4 → OK
Program w tym miejscu w ółtym oknie generuje informacje, i jeden ze 137 elementów ma niepoprawny kształt. Do sprawdzania poprawności siatki słu y polecenie: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Check Mesh → Plot Bad Elms…→ zaznacz Good Elems (blue) [show] → OK Niepoprawny element wyświetlany jest (na ółto) wraz z informacją, i boki elementu le ące na przeciw siebie tworzą kąt większy ni dopuszczalny, czyli 70°. Jest to do przyjęcia, lecz je eli to mo liwe, nale y tak dzielić by nie tworzyć elementów zaliczanych do grupy ółtych, czyli “warning”. Nie mo na kontynuować pracy, gdy jeden lub więcej elementów będzie wyświetlonych na czerwono “bad elements” i wtedy zmiana siatki jest niezbędna. Podobne efekty jak zagęszczanie “na elemencie” przynosi zagęszanie na punkcie bazowym (-Refine At- Keypoints) lub linii (-Refine AtLines). • Operacje Boole’a na powierzchniach Ansys, podobnie jak AutoCAD pozwala na wycinanie, klejenie, dodawanie, odejmowanie i wyznaczanie ró nicy powierzchni (równie brył). o usuń elementy na naszym prostokącie: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Clear → Areas o wytnij w prostokącie otwór o średnicy ∅1 i środku w punkcie (2.5; 2.5): Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Create → -Areas- Circle → Solid Circle: WPX = 2.5 WPY = 2.5 Radius = 1
Utility Menu: Plot Ctrls → Numbering... → Areas [on] → OK. Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Operate → -Booleans- Subtract → Areas wska du y prostokąt → OK. → wska okrąg → OK
Pamiętaj, e „narzędziem” jest zawsze drugi wskazany obiekt i to on zostanie odjęty od wskazanego od pierwszego
o zapisz pracę Ansys Toolbar: SAVE_DB o teraz w podobny sposób wytnij otwór w kształcie kwadratu o wymiarach 3 x 3 i dolnym lewym rogu w punkcie (6; 1)
o utwórz siatkę z elementów o boku = 0.4 Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Size Cntrls → -Global Size SIZE: 0.4 → OK
o zagęścij siatkę w lewym górnym rogu dowolną wartością LEVEL o sprawdź jakość siatki poleceniem Check Mesh o utwórz lustrzane odbicie prostokąta wg prawego boku: Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Reflect → Areas wska powierzchnię → OK w oknie nale y wybrać płaszczyznę (oś), wg której będziemy odbijać Y – Z plane (Z) w oknie NOELEM wybieramy co chcemy odbić (Areas and Mesh) w oknie IMOVE decydujemy czy oryginał skopiować (Copied) czy usunać (Move); wybieramy Copied → OK Utility Menu: Plot → Elements
o utwórz lustrzane odbicie wg boku poziomego
Zadanie: Utwórz siatkę elementów skończonych (Structural Shell Elastic 4node 63) na kole o średnicy ∅ 60 mm (0.06 m), by uzyskać efekt jak na rysunku poni ej
• • • • • • • •
• • • • •
narysuj okrąg narysuj w środku okręgu kwadrat o boku 0.02 odejmij od okręgu kwadrat (Subtract) narysuj linię poziomą łączącą lewy i prawy kwadrant okręgu narysuj linię pionową łączącą górny i dolny kwadrant okręgu utwórz punkt bazowy (keypoint) o współrzędnych (-0.03; 0.03) narysuj linię łączącą ten punkt bazowy z punktem le ącym w górnym, lewym rogu otworu kwadratowego zapisz swoją pracę: Ansys Toolbar: SAVE_DB (je eli coś się nie uda, wystarczy kliknąć: Ansys Toolbar: RESUM_DB by odzyskać pracę bez potrzeby naprawy błędu) podziel okrąg linią pionową łączącą kwadranty górny i dolny: Main Menu: Preprocessor → Operate → -Booleans- Divide → Area by line wska powierzchnię (okrąg) → OK → wska pionową linię → OK. w podobny sposób podziel połowy okręgu linią poziomą i górną, lewą ćwiartkę linią pod kątem 45° usuń wszystkie ćwiartki okręgu z wyjątkiem lewej górnej (Delete → Areas and below) utwórz kwadrat, tak by wypełnić ćwiartkę okręgu w dolnym rogu podziel linie by utworzyć elementy jak na pierwszym rysunku
•
⇒ utwórz elementy (Mesh → Areas → Free → Pick All)
• • •
utwórz pozostałe trzy ćwiartki koła metodą odbicia lustrzanego (Reflect → Areas) usuń wszystkie elementy (Meshing → Clear→ Areas) i powierzchnie (Delete → Areas and Below) narysuj raz jeszcze okrąg i utwórz siatkę elementów w trybie automatycznym (bez ingerowania w podział linii tworzących koło)
Podział „ręczny” zapewni dokładniejsze i bardziej wiarygodne wyniki ni podział automatyczny.
4. Tworzenie siatki elementów na bryle W przypadku brył obowiązują te same zasady podziału (linii, powierzchni) co w przykładach podanych wcześniej. Z tego względu zostaną pokazane dwa przykłady tworzenia siatki: 1. Tworzenie siatki na bryle ju istniejącej: • wybierz element sześcienny ośmiowęzłowy (Structural Solid Brick 8node 45) • utwórz prostopadłościan: Main Menu: Preprocessor → Create → -Volumes- Block→By 2 Corners & Z WPX = 0 WPY = 0 Width = 5 Height = 10 Depth = 10 → OK • podziel linie wg rysunku poni ej i utwórz automatycznie siatkę elementów (Mesh → Volumes → Free)
⇒ ⇒ „wyczyść” siatkę (Meshing → Clear → Volumes) usuń element Solid 45 I dodaj nowy element czworościenny (ostrosłup o podstawie trójkąta równobocznego) Structural Solid Tet w/rotate 72 • je eli pracujesz na wersji ANSYS 5.7 lub późniejszej nie zmieniaj podziału linii. Wersja 5.3 jest wersją szkoleniową z ograniczoną liczbą stopni swobody (do 1000) i dla tego zadania liczba stopni swobody jest ju niewystarczająca - program informuje o tym komunikatem: „The version size limits (ELEMENTS) have been exceeded” Wesja „pełna” ANSYS 5.7 nie posiada takich ograniczeń i nie trzeba zmniejszać podziału linii. Je eli pracujesz na wersji ANSYS_ED 53 zmień podział wszystkich linii na 4 (-Meshing- Shape&Size → -Lines- All Lines... → NDIV = 4 → OK) • utwórz raz jeszcze siatkę elementów w trybie Free • •
siatka dla wersji ANSYS_ED 53
siatka dla wersji ANSYS 57
2. Tworzenie bryły na podstawie statki na płaszczyźnie (wyciąganie siatki) Będziemy tworzyć bryłę jak na rysunku poni ej. Wymiary to: wysokość = 10; szerokość = 5; promień otworu = 4; głębokość = 10
• wyczyść całkowicie dokument: Utility Menu: File → Clear & Start New…→ OK → TAK • wybierz elementy: Shell 63 i Solid 45 • twórz siatkę zło oną z elementów Shell 63 w formie jak na rysunku poni ej (wykorzystaj wiedzę z zadania z siatką na kole)
• przełącz typ elementu z Shell 63 na Solid 45: Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Attributes → Default Attribs… TYPE: 2 → OK • wyciągnij bryłę na bazie podstawy, czyli połowy kwadratu z otworem: Main Menu: Preprocessor → -Modeling- Operate → Extrude/Sweep → Areas- By XYZ Offset → Pick All (wszystkie powierzchnie) DX = 0 DY = 0 DZ = 10 (grubość) → OK.
• ustal podział bryły w kierunku osi Z (głębokości): Main Menu: Preprocessor → -Meshing- Shape&Size → -Global- Size NDIV = 3 dla wersji ANSYS_ED 53 NDIV = 8 dla wersji ANSYS 57 • utwórz siatkę elementów na bryle (Mesh → Volumes → Free → Pick All)
5. Zakończ pracę z programem
