Выделяем четыре линии, образующие грань куба и нажимаем Apply. При этом создается поверхность.
Оставляем с одной стороны куба четыре линии невыбранными. Тогда получим коробку.
Пронумеруем поверхности. В меню утилит PlotCtrls Numbering.
В появившемся окне поставить галочку напротив Area numbers. OK.
Прорисуем площади. В меню утилит Plot Areas.
1. Создание трехмерного примитива-куба.
Перейдем в просмотр объекта в пространстве. Utility Menu PlotCtrls Pan Zoom Rotate.
Откроется меню Pan Zoom Rotate. Выберем Obliq - косоугольную проекцию.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Volumes- Block By Dimensions.
В открывшемся меню Create Block by Dimensions вводим координаты первого угла куба X1 = 0, Y1 = 0, Z1 = 0 и координаты противоположного угла куба X1 = 1, Y1 = 1, Z1 = 1. OK. Создается куб.
2. Удаление объема.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Delete Volumes Only. Появится Picking Menu. Выбираем мышью объем.
OK. При выполнении этой операции удалится только объем -останется пустотелая коробка.
Прорисуем ее. Utility Menu Plot Areas.
3. Удаление поверхности.
Удалим поверхность одной грани, чтобы получить открытую коробку.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Delete Areas Only. Появится Picking Menu. Выбираем мышью одну грань. OK.
При выполнении этой операции грань удалится. Utility Menu Plot Areas.
Получим коробку. Пронумеруем поверхности. В меню утилит PlotCtrls Numbering. В появившемся окне поставить галочку напротив Area numbers.
OK. Прорисуем площади.
В меню утилит Plot Areas.
В данном примере изучается моделирование плоского объекта с использованием
В появившимся окне в первой строке указываем номер точки, а во второй координаты точки.
1 точка
2 точка
r = 1, ф = 72, z = 0 r = 1, ф = 144, z = 0
3 точка r = 1, ф = 216, z = 0
4 точка r = 1, ф = 288, z = 0
5 точка r = 1, ф = 360, z = 0
При вводе каждой точки нажимаем Apply, а после последней точки - OK.
2. Соединим эти точки линиями.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Straight Line.
После появления Picking Menu попарно выделяем точки, образующие звезду.
3. Найдем точки пересечения линий.
Для этого воспользуемся командой Overlap.
Main Menu Preprocessor Operate -Booleans- Overlap Lines.
Операцию построения пересечения необходимо повторять для попарно пересекающихся линий. В конце выполнения звезда будет состоять из линий, образующих пятиугольник и линий, образующих пять лучей звезды.
4. Образуем плоскую фигуру.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Arbitrary By Lines. После появления Picking Menu для образования поверхности необходимо выбирать три линии, образующие замкнутый контур и нажимать Apply.
5. Пронумеруем площади.
В меню утилит PlotCtrls Numbering.
В появившемся окне поставить галочку напротив Area numbers. OK. Прорисуем площади.
В меню утилит Plot Areas.
В данном примере изучаются приемы построения плоской фигуры с помощью операций копирования в декартовой системе координат. Рассмотрены приемы построения сетки и копирования объекта с сеткой в цилиндрической и декартовой системе координат.
1. Строим точки.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.
В появившемся окне на первой строке - Keypoint number указываем номер точки. Во второй строке - Location in active CS вводим координаты точки. Точка 1 - с координатами (0,0), точка 2 - с координатами (100,0), точка 3 - с координатами (0,100), точка 4 - с координатами (100,100).
При вводе нескольких точек нажимаем кнопку Apply, после введения последней точки нажимаем OK.
2. Соединяем точки линией.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Straight Line.
Щелкаем по каждой точке и нажимаем OK. При этом появится линия.
3. Строим квадрат.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Arbitrary By Lines.
Выделяем линии по часовой стрелке. OK.
Получим площадь. На ней создадим круглые отверстия.
4. Рисуем круг.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Circle Solid Circle.
Координаты: WP X = 5, WP Y = 5, Radius = 3.
5. Пронумеруем площади.
Чтобы площади были видны в графическом окне, необходимо выполнить Utility Menu PlotCtrls Numbering... Отметим Area Numbers - ON и прорисуем площади Utility Menu Plot Areas.
6. Скопируем круг по координате Х.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Areas.
Выделяем круг, нажимаем OK, в появившемся окне в первой строке (Number of copies) указываем количество копий - 10. Напротив X-offset in active coord - 10.
7. Теперь скопируем линии поУ.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Areas.
Выделяем все круги, нажимаем OK, Number of copies = 10, Y-offset in active coord - 10.
8. Далее необходимо вырезать все получившиеся круги из квадрата.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Subtract Areas. Выделяем квадрат мышкой OK. Выделим группу кружков с помощью выделения областью. Для этого отметим Box в Picking Menu и растянем мышь на все кружки.
OK. Получим следующую картину.
В данном примере рассмотрено построение квадрата с вырезами при условии, что область покрывается правильной сеткой.
1. Построим квадрат из примитивов.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Rectangle By Dimensions. Вводим X1 = 0, Y1 = 0, X2 = 5, Y2 = 5.
2. Рисуем круг.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Circle Solid Circle.
Координаты: WP X = 0, WP Y = 0, Radius = 1.
3. Пронумеруем площади.
Чтобы площади были видны, необходимо выполнить Utility Menu PlotCtrls Numbering... Отметим Area Numbers - ON и прорисуем площади Utility Menu Plot Areas.
4. Вырезаем круг.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Subtract Areas. Выделяем квадрат мышкой.
OK. Выделим круг.
OK. Получим следующую область.
Выделяем 2 линии на четверти окружности OK. Отмечаем No. of lines divisions = 4.
Выбираем кнопку Lines Set. Открывается меню Element Sizes on Picked Lines.
Выделяем 2 боковые линии квадрата. OK. Отмечаем No. of lines divisions = 4. Spacing ratio - 0.2.
Это необходимо, чтобы сетка сгущалась к окружности. OK.
Правильную сетку можно построить только на четырехугольных областях. Но допустимо построение в пятиугольной области, если провести операцию сшивки двух линий.
Сошьем линии - стороны, где круглого выреза нет. Это операция: Main Menu Preprocessor -Meshing- Concatenate Lines. Выделяем эти линии (линии, образующие прямой угол напротив выреза).
OK.
7. Строим сетку.
Отмечаем, что элементы будут четырехугольными - QUAD. Сетка правильная -Mapped.
Далее Mesh, выделяем область мышкой и OK.
Получим сетку.
Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cylindrical. Копируем Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Areas. Когда откроется Picking Menu, выделяем область и OK. Откроется меню Copy Areas.
Отмечаем DY = 90, Number of copies = 4. Прорисуем элементы Utility Menu Plot Elements.
Копируем по X. Перейдем к декартовой системе координат. Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cartesian. Копируем: Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Areas.
Когда откроется Picking Menu, выделяем 4 области и OK. Откроется меню Copy Areas.
Отмечаем DX = 10, Number of copies = 2. Прорисуем элементы Utility Menu Plot Elements.
Копируем по Y. Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Areas. Когда откроется Picking Menu - Pick All, откроется меню Copy Areas.
Отмечаем DY = 10, Number of copies = 2. Прорисуем элементы Utility Menu Plot Elements.
9. Объединение совпадающих узлов.
OK. Повторяем
эту операцию еперь модель готова для
анализа.
Задание.
Построить круговой сектор с сеткой по изученной схеме - сектор, сектор с сеткой, размножение сетки в цилиндрической системе координат.
Сделаем модель штампованной детали в плоскости. Данная задача предусмотрена для развития навыков комбинированного построения сверху-вниз и снизу-вверх.
1. Построим прямоугольник.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Rectangle By Centr Cornr. Центр (координаты):
WP X = 0.
WP Y = 0.
Width (ширина) = 40.
Height (высота) = 20.
2. Построим треугольник.
Сначала построим точку.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.
Keypoint number = 10.
Координаты точки (-35,0,0).
Соединим эту точку линиями с углами прямоугольника.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Straight Line.
Сначала выделяем эту точку, потом ближний угол (точку) прямоугольника.
Для второй линии точно так же, но выделяем второй уголок. При этом появится линия.
OK.
Выделяем три стороны треугольника (три линии). ОК.
В меню утилит: Plot Areas.
4. Построим прямоугольник с центром в точке (10, -15, 0).
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Rectangle By Centr Cornr. Координаты:
WP X = 10.
WP Y = -15.
Width (ширина) = 20.
Height (высота) = 10. ОК.
5. Построим окружность с центром в точке (10, -20, 0).
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Circle Solid Circle.
WP X = 10, WP Y = -20, Radius = 10. ОК.
6. Объединим все эти площади.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Add Areas.
Выделяем все площади и нажимаем на ОК.
В данном примере рассматривается моделирование с использованием командного режима.
Построим винтовую линию. Для этого необходимо задать точки и соединить их сплайном.
Точки определим в программе, которую напишем отдельно в любом редакторе, например, в Блокноте.
1. Создадим файл circle.txt и исполним его.
Utility Menu File Read Input from. (ВНИМАНИЕ! ANSYS не воспринимает кириллицу, так что буквы должны быть только латинские.)
! Содержание файла circle.txt
R=10
H=2
Pi=3.14159265359 /PREP7 *DO, I, 0, 16 X=R*Cos(I*Pi/8)
Y=R*Sin(I*Pi/8)
Z=H*I/16 K, I+1, X, Y, Z *ENDDO FINISH
R - радиус пружины плоскости, H - шаг пружины.
2. Соединяем точки линией.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Splines Spline thru KPs. Выделяем поочередно по каждой точке и нажимаем OK.
Получим один виток пружины.
3. Теперь сделаем 4 копии в направлении оси Z.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Copy Lines. Выделяем линию, нажимаем OK, в появившемся окне в первой строке указываем количество копий - 4. Перемещение по Z = 2. Имеем 4 витка пружины.
Далее создадим объемную модель. Для этого:
4. Перенесем рабочую плоскость в начало спирали.
В меню утилит WorkPlane Offset WP to Keypoints. Выделяем начало спирали и нажимаем OK. Образуется система координат. Теперь повернем эту координатную систему так, чтобы ось Z совпала с линией спирали.
Для этого вызываем меню WorkPlane Offset WP by Increments. В открывшемся окне у линейки Degrees укажем 90 градусов и повернем кнопкой поворота по оси X. Необходимо, чтобы рабочая плоскость WX, WY была ортогональна винтовой линии.
5. В рабочей плоскости рисуем круг.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Circle Solid Circle.
WP X = 0, WP Y = 0, Radius = 0.5. Далее Utility Menu Plot Lines.
6. Полученный круг проэкструдируем через винтовую линию.
Для этого: Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Extrude / Sweep -Areas-Along Lines. Выделим область круга мышью.
OK. Выделяем линию, вдоль которой будем протягивать круг, и тоже нажимаем OK.
Остается повторить операцию экструдирования по всем виткам. Для того чтобы ANSYS знал, что это одно тело, необходимо объединить все витки в одно тело: Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Add Volumes Pick All.
4.1. РАСЧЕТ ПЛОСКОЙ ФЕРМЫ.
В данном примере рассматривается расчет фермы с использованием графического интерфейса пользователя. Ферменная конструкция с точки зрения геометрической модели представляет собой последовательность точек, соединенных линиями.
1. Создадим точки.
Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Keypoints In Active CS.
В появившемся окне на первой строке - Keypoint number указываем номер точки.
Во второй строке - Location in active CS вводим координаты точки.
Координаты точек: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Перейдем к интерактивному написанию программы. В работе с ANSYS можно использовать два режима управления программой - командный режим и через графический интерфейс пользователя.
Для анализа конструкции наиболее удобна программа, поскольку ряд задач по анализу конструкции может быть разрешен только в командном режиме. Поскольку синтаксис большинства команд весьма громоздок, а пользование меню наглядно, то пользователю лучше после получения навыков работы с ГИП переходить к интерактивному написанию программы.
В этом режиме часть действий выполняется через ГИП, а далее команда, соответствующая этим действиям и отображенная в LOG-файле, переносится в программу.
Рассчитаем следующую балку:
Во второй строке - Location in active CS -вводим координаты точки.
Точка 1: (0,0), точка 2: (a,0), точка 3: (a+b,0), точка 4: (a+b+c-d,0),
точка 5: (a+b+c,0).
В графическом окне образовано 5 точек. Соединяем их линиями. Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Straight Line.
Выделяем точку, направляем указатель мышки к другой точке и выделяем другую точку. При этом появится линия.
OK в конце создания всех линий.
Перенесем из LOG файла команды, отвечающие действиям в меню. Для этого Utility Menu List Files Log File. Переносим через буфер обмена в файл Beam.txt блок образовавшихся команд, начиная с входа в препроцессор (комментарии введены автором):
/PREP7 ! Вход в препроцессор K,1,0,0,
K,2,a,0,
K,3,a+b,0,
K,4,a+b+c-d,0,
K,5,a+b+c,0,
LSTR, 1, 2 LSTR, 2, 3 LSTR, 3, 4 LSTR, 4, 5
2. Задание свойств материала.
Зададим свойства материала. Main Menu Preprocessor Material Props -Constant- Isotropic OK. В появившемся окне меню вводим: модуль Юнга (Young’s Modulus) EX и коэффициент Пуассона - Poisson’s ratio (minor) NUXY. Модуль Юнга -2е11, коэффициент Пуассона - 0.3.
OK.
3. Задание типа элемента и его опций.
Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete... Add. В появившемся окне выбираем тип элемента Beam - 2D elastic 3. Для расчета плоской балочной конструкции в простейшем случае применяется элемент Beam3.
OK. По умолчанию ANSYS экономит дисковое пространство для каких-либо дополнительных операций, например, вычисление напряжений, и по умолчанию решает задачу с минимумом опций.
Так, для корректного отображения эпюр усилий необходимо дополнительно вычислить усилия в промежуточных межузловых точках. Это необходимо указать в опциях элемента: в окне Element Types нажимаем кнопку Options и в появившемся окне в строке - Output at extra intermed pts k9 выбираем - 9 intermed pts.
Нажимаем OK и Close.
4. Задание констант элемента.
Для балочного элемента необходимо задать константы - это площадь сечения AREA, момент инерции IZZ, высота сечения HEIGHT, константа сдвига SHEARZ. Входим в Main Menu Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete...
Add OK. В
появившемся меню задаем: в окне AREA: Height: H1, IZZ: (B1*H1**3)/12,
SHEARZ: 0. Нажимаем OK Close.
Перенесем команды из LOG-файла в программу и скорректируем его. Так, например, нет необходимости удерживать оператор UIMP, задающий свойства материала для свойств, которые не понадобятся.
Приведем текст команд.
UIMP,1,EX, , ,2e11, ! Задание модуля упругости
UIMP,1,NUXY, , , ! Задание коэффициента Пуассона
ET,1,BEAM3 ! Задание типа элемента
! Блок задания опций элемента
KEYOPT,1,6,0
KEYOPT,1,9,9
KEYOPT,1,10,0
! Блок задания констант элемента
R,1,B1*H1,(B1*H1**3)/12,H1,0, , , ! Площадь, момент инерции, высота сечения
5. Задание густоты сетки и ее построение.
Как известно из курса сопротивления материалов, уравнение упругой линии для данной балки - это полином 4-го порядка.