Nastran. Создание расчётной модели на основе двумерных областей без последующего объединения

AutoCAD имеет две команды для создания двумерных областей из замкнутых контуров образованных линейными объектами (линии, полилинии, дуги, окружности).

Region - в этой команде надо выделять объекты образующие контур поверхности.

Boundary - в этой команде надо указать точку внутри замкнутого контура.

Линии и кривые контура одной области должны лежать в одной плоскости. Невозможно создать цилиндрическую поверхность. А также контур должен обязательно лежать в плоскости XY (если вы построили контур в другой плоскости, то поверните систему координат по линиям контура, например командой - поворот и перемещение ПСК по трём точкам  ). В случае, когда вы поделили поперечник линиями на множество контуров удобно воспользоваться самодельной кнопкой с макросом *^C^C_-boundary;_A;_O;_R;;\; для быстрого образования из них областей. Не используйте команду Region для выделения нескольких контуров, иначе получаться всевозможные вложенные области.

Очень удобен макрос *^C^C_pline;\\\\_c;_region;_l;; создания трёх- или четырёхугольных областей по типу команды 3dface.

Области если они лежат в одной плоскости и соприкасаются можно вычитать , пересекать и объединять , этим можно воспользоваться, если область очень сложной формы, её можно собрать по частям, а так же при редактировании готовых областей (вычитать и добавлять).

Область при своем образовании попадает в текущий слой.

Цилиндрические поверхности заменяйте ломаными плоскими областями или цилиндрическими поверхностями Body, полученными взрыванием твёрдых цилиндрических тел (3D Solid).

А как решить проблему сшивки (две смежные грани по своим стыковым границам должны иметь одинаковое расположение узлов) по узлам сетки конечных элементов на соприкасающихся областях-поверхностях? Несшитая сетка появляется, когда две смежные грани имеют различные ограничивающие вершины, те есть различные по длине границы в стыке.

Надо помнить, что все границы одинаковой длинны всех областей модели разделяться узлами на одинаковые промежутки-стороны плоских конечных элементов. Причём это не зависит от расположения областей. Есть очень полезное свойство границ областей для их стыковки. Если прямолинейная граница области построена из нескольких линий, то каждая из них будет разбиваться как независимая граница длиной равной линии. Чтобы получить такую область (с точками на границах) необходимо создавать контур из отдельных линий нужной длинны.

Ниже показаны примеры стыковки областей.

Пример стыковки областей разных размеров расположенных в одной плоскости:

Пример стыковки областей расположенных в разных плоскостях:

Пример стыковки цилиндрической Body и плоской области:

Для стыковки с цилиндрическими Body надо соблюдать следующее правило. При стыковке любого незамкнутого цилиндра с дугой плоской области дугу будущей плоской области надо разорвать точно по середине на две части (две дуги). В NASTRAN-е Body представляется одним телом, но с разделением на две поверхности. Поэтому и надо делить дуги областей. Круг для стыка с полным цилиндром надо делить на две равные части, однако здесь возникает проблема точки отсчёта. Для верности сделайте цилиндр составной из двух частей. Дугу можно разорвать в одной точке командой break.

Пример стыковки непараллельных плоскостей или «изогнутая» плоскость с помощью двух треугольных областей (плоскими треугольниками можно описать поверхность любой формы):

В процессе построения геометрической модели следите, чтобы не получилось двойных областей (будут двойные элементы) и областей «параллельно объединяющих» несколько контуров.

У данного типа модели (по сравнению с моделью, где области объединяются) есть преимущество - не обязательно соблюдать абсолютную точность стыковки областей. Возможны небольшие зазоры и пересечения, которые исчезнут при объединении узлов.

Возможны два способа создания геометрической модели:

1). Создать в одном слое пространственный каркас из линий и кривых. Для каждой будущей области должен просматриваться свой контур в одной плоскости. При этом одна линия может служить границей для двух областей. Далее входя в нужные слои, делаются по одной области путем выделения контура (не забывайте про ПСК по трём точкам ). Для этого способа желательно настроить системную переменную AutoCAD DelObj = 0, для неудаления линий при образовании области на их основе.

2). Можно строить модель из отдельно сделанных заранее деталей (областей) или их сборок (можно объединять в блоки) с определённой долей унификации. Складывать модель из «деталей» удобно командой align (выравнивание по трём точкам).

Все области должны находиться в соответствующих слоях в зависимости от свойств будущих элементов (толщин листов) расположенных на этих областях. Плохо, что NASTRAN при импорте *.sat файлов не распознаёт слоёв. Поэтому придётся каждый слой экспортировать в AutoCAD-е в отдельный *.sat файл с последующим раздельным импортом каждого файла в NASTRAN-е.

Далее надо экспортировать модель, то есть сохранить модель в формате *.sat, так как двумерная область и Body определяется как ACIS-объект. ACIS - формат файлов для геометрического ядра твердотельного моделирования, *. sat - расширение файлов формата ACIS. В AutoCAD-е:

Файл -> Экспорт... -> ACIS (*. Sat)

Однако если у вас AutoCAD более поздней версии,  то необходимо перед экспортом установить старую версию ACIS-4.0 c помощью системной переменной AcisOutVer = 40. Сделайте самодельную кнопку с макросом ^C^C_AcisOutVer;40;_export;

Импорт геометрии

File -> Import -> Geometry...

Перечислим пункты диалогового окна, которые необходимо изменить (остальное оставить как есть).

Geometry Scale Factor - масштабный коэффициент. Если коэф. = 1 то модель останется в тех же единицах, в которых был сохранён файл *.sat. Если модель создавалась в AutoCAD в мм, а в NASTRAN-е её надо перевести в м, то коэф. = 0,001.

Layer - укажите номер слоя в который надо поместить импортируемую часть модели. Каждая часть импортируется в отдельный слой. Слои заранее делать не надо (они появляются при импорте автоматически), а вот слои созданные по умолчанию при открытии нового файла перед импортом лучше удалить.

Загружая последовательно каждый *.sat файл соответствующий одному слою надо менять номер слоя. После загрузки всех частей модели для каждого слоя сделайте соответствующие группы (на всю процедуру импорта и создания групп можно написать макрос).

Остальные опции должны быть, как показаны на рисунке диалогового окна. Это придаст всем поверхностям одного слоя свой цвет, только не забывайте менять номер цвета при каждой загрузке.

Области и Body AutoCAD превращаются в NASTRAN-е в плоские твёрдые тела (solid) и одновременно поверхности (surface) (точнее тела обладают поверхностями).