Оптимизация

Anton D. 24.12.2008

Индекс материала
Оптимизация
Вторая
Все страницы

1. Запуск Ansys.

 

Запуск комплекса проводится аналогично как предыдущих примерах.

 

2. Инициализация параметров для создания геометрии модели.

 

U_M: Parameters>Scalar Parameters.

В окне Scalar Parameters ввести имена и значения переменных, разделённые знаком равенства. Эти переменные будут изменяться в ходе процесса оптимизации. После набора одной переменной для записи её в память необходимо нажимать клавишу Accept.

L1 = 0.020 и нажать Accept.
L2 = 0.010, Accept.
T1 = 0.020, Accept.
T2 = 0.016, Accept.
ТЗ = 0.008, Accept.
Close.

 

Рисунок 1 - Эскиз коромысла

 

3. Установка фильтров меню

 

Для исключения из всех меню Ansys'a пунктов, не относящихся к типу анализа решаемой задачи выбрать:

 

М_М: Preferences.

 

Отметить флажок Structural.

ОК.

 

4. Выбор типа анализа

 

М_М: Solution>Analysis Type>New Analysis.

Выбрать пункт Static. ОК.

 

5. Тип конечных элементов и их особенности

 

M_M: Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete.

Add.

В левом списке выбрать Structural Solid.

В правом списке выбрать Quad 4node 42 (плоский четырёхузловой КЭ), ОК.

В окне Element Types нажать кнопку Options.

Переключатель КЗ поставить в положение Plane strs w/thk (плосконапряжённое состояние с учётом толщины КЭ), ОК и закрыть Close.

 

6. Свойства материала

 

M_M: Preprocessor>Material Props>Material Models>Structural>Linear>Elastic>Isotropic.

В окне Isotropic Material Properties определить номер набора свойств материала (ввести 1), ОК.

В поле ЕХ ввести 2е11 (2*1011 Па - модуль Юнга - все величины вводить в международной системе единиц).

В поле PRXY ввести 0.26 (коэффициент Пуассона), ОК.

 

7. Задание постоянных

 

М_М: Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete.

Add.

В открывшемся окне выбрать элемент PLANE42, ОК.

В поле Real Constant Set No ввести номер набора свойств 1 (для толщины T1).

В поле ТНК ввести толщину элементов для данного набора: Т1, Apply.

Таким же образом установить толщину для остальных наборов свойств.

Ввести номер набора свойств 2 (для толщины Т2).

В поле ТНК ввести толщину КЭ для второго набора; Т2, Apply.

Ввести номер набора свойств 3 (для толщины Т3).

В поле ТНК ввести толщину КЭ для третьего набора свойств: Т3, Apply.

Ввести номер набора свойств 4 (для толщины Т4).

В поле ТНК ввести толщину КЭ для четвёртого набора свойств: 0.03 (30 мм), ОК. Close.

 

8. Построение тела коромысла (имеющего толщину Т3)

Таблица 1. Координаты ключевых точек

Для облегчения построения геометрии коромысла в соответствии с эскизом на рисунке 1 составить таблицу, содержащую координаты ключевых точек коромысла (см. табл. 1 - в таблице L1, L2 - ранее установленные переменные - см. п. 2). Центр оси коромысла располагается в точке с координатами 0,0. .

Создание ключевых точек, составляющих тело коромысла (точек 2, 4, 5, 7, 9, 10):

М_М: Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS.

В поле NPT ввести номер точки 2, в поля X, Y (поле Z оставить пустым) - координаты точки:

 

Х2 = -0.04, Y2 = 0.028, Apply.

 

Для остальных точек ввести:

точка 4 - Х4 = -0.04, Y4 = 0.008, Apply;
точка 5 - X5 = 0.06, Y5 = 0.028, Apply;
точка 7 - X7 = 0.06, Y7 = 0.008, Apply;
точка 9 - X9 = 0.05, Y9 = 0.008, Apply;
точка 10 - Х10 = -0.002, Y10 = -0.025, OK.

Построение линий (см. рисунок 2):
M_M: Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Straight Line.
С помощью левой кнопки мыши соединить последовательно все созданные точки. ОК.

 

Создание скругления (см. рисунок 3) в нижней части коромысла:

М_М: Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Line Fillet.

 

Рисунок 3 - Создание скругления

 

Выбрать для скругления две линии, располагающиеся под углами 41° и 32,5° (см. рисунок 1), ОК.

В поле RAD ввести радиус сопряжения 0.02 (20 мм), ОК.

 

Создание поверхности (см. рисунок 4): M_M: Preprocessor>Modeling>Create>Areas Arbitrary>By Lines.
Выбрать последовательно все линии, составляющие тело коромысла, ОК.

 

Рисунок 4 - Создание поверхности

 

Создание окружности под отверстие втулки коромысла: M_M: Preprocessor>ModeIing>Create> Areas Circle>Solid Circle.

В полях WPX, WPY ввести соответствующие координаты центра отверстия: 0, 0; в поле RAD ввести значение радиуса (для внешнего диаметра втулки): 0.017 (17 мм), ОК.

Вычитание отверстия (см. рисунок 5): М_М: Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas.
Левой кнопкой мыши выбрать поверхность тела коромысла, Apply.
Выбрать созданное отверстие, ОК.

 

9. Построение хвостовой части коромысла (имеющей толщину Т1) (см. рисунок 6)

М_М: Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimentions.
В поля XI, Х2, Yl, Y2 ввести соответствующие координаты точек 3 и 2: Хз = -0.04-L1; Х2 = -0.04; Y3 = 0.008; Y2 = 0.028, ОК.

 

10. Построение носовой части коромысла (имеющей толщину Т2) (см. рисунок 7)

М_М: Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions.
В поля X1, Х2, Y1, Y2 ввести соответствующие координаты точек 7 и 6: Х7 = 0.06, Х6 = 0.06 + L2; Y7 = 0.008; Y6 = 0.028, ОК.

 

 

11. Создание втулки коромысла (имеющей толщину Т4)

 

Создание окружности внешнего радиуса:

M_M: Preprocessor>Modeling>Create>Areas Circle>Solid Circle.

 

В полях WPX, WPY ввести координаты центра отверстия: 0, 0; в поле RAD ввести значение радиуса (для внешнего диаметра втулки): 0.017 (17 мм), Apply.

Создание окружности внутреннего радиуса.

В полях WPX, WPY ввести координаты центра отверстия: 0, 0; в поле RAD ввести значение радиуса (для внешнего диаметра втулки): 0.0125 (12.5 мм), ОК.

Вычитание отверстия: М_М: Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas.

Левой кнопкой мыши выбрать поверхность, созданную окружностью внешнего радиуса, Apply.

Выбрать поверхность, созданную окружностью внутреннего радиуса, ОК.

 

 

 

12. Сохранение базы данных модели

 

U_M: File>Save as Jobnamе.db.

 

13. Разбиение модели на КЭ (см. рисунок 9).

 

Задание глобального размера КЭ:

M_M: Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Global>Size.

 

В поле Size ввести размер КЭ: 0.006 (6 мм), ОК.

Задание набора констант для первой области (имеющей толщину T1):

M_M: Preprocessor>ModeIing>Create>Elements>Elem Atributes.

 

В поле Real выбрать набор констант 1, ОК.

М_М: Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free.

Левой кнопкой мыши выбрать поверхность с толщиной T1 (хвостовик коромысла), ОК.
Отобразить модель в поверхностях:

U_M: Plot>Areas.

Задание набора констант для второй области (имеющей толщину Т2):

M_M: Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Atributes.

В поле Real выбрать набор констант 2, ОК.

М_М: Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free.

 

Левой кнопкой мыши выбрать поверхность с толщиной Т2 (носок коромысла), ОК.

Отобразить модель в поверхностях: U_M: PIot>Areas.

Задание набора констант для третьей области (имеющей толщину Т3):

М_М: Preprocessor>Modeling>Create>Elements>EIem Attributes.
В поле Real выбрать набор констант 3, ОК.

M_M: Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas-Free.

Левой кнопкой мыши выбрать поверхность с толщиной Т3 (тело коромысла), ОК.

Отобразить модель в поверхностях: U_M: Plot>Areas.

Задание набора констант для четвёртой области (имеющей толщину Т4):

M_M: Preprocessor>Modeling>Create>Elements>EIem Attributes.

В поле Real выбрать набор констант 4, ОК.

M_M: Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas-Free.

Левой кнопкой мыши выбрать поверхность с толщиной 30 мм (втулка коромысла), ОК.
Отобразить модель в КЭ: U_M: Plot>Elements.

 

Рисунок 9 - Конечно-элементная сетка коромысла

Для того чтобы выполнить условие монолитности модели, необходимо узлы КЭ-сетки, имеющие одинаковые или близкие координаты (отстоящие друг от друга на расстоянии 10-4 в единицах построения), объединить:

М_М: Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items.

В поле Label выбрать Nodes, OK.

< Предыдущая		Следующая >