Учебное пособие. - М.: Издательство АПМ, 2006. - 288 с. - ISBN
5-901346-06-8
Изложены общие теоретические представления о МКЭ и его практическое
применение в модуле конечно-элементного анализа АРМ Structure3d,
входящем в состав созданной в Научно-техническом центре
«Автоматизированное проектирование машин» CAD/CAE/CAM/PDM Системы
АРМ WinMachine.
Рассмотрены методика создания модели объекта (как непосредственно в редакторе АРМ Structure 3D, так и с использованием трехмерного редактора АРМ Studio) и ее разбиении на конечные элементы, а также расчет построенной модели и анализ результатов вычислений. Сделано это на простых и понятных примерах, с тем чтобы приобретенные читателем при этом знания и опыт можно было с успехом использовать для работы с более сложными объектами, которые повсеместно встречаются в практике проектирования реальных конструкций.
Книга рассчитана на пользователей, которые применяют либо собираются применять АРМ Structure 3D в повседневной практике проектирования. Она может быть полезна студентам университетов и колледжей технических специальностей. Содержание Предисловие Особенности применения метода конечных элементов в АРМ Structure3D
Основные сведения о методе конечных элементов
Стержневой конечный элемент
Объемные (сплошные) конечные элементы
Назначение и возможности модуля АРМ Structure3D
Оценка максимальной размерности задачи, которая может быть решена с помощью АРМ Structure3D
Особенности подготовки стержневой модели к расчету
Создание расчетной модели стержневой конструкции
Редактор создания и редактирования моделей
Предварительные настройки редактора
Создание расчетной модели стержневой конструкции
Создание плоской модели
Выталкивание плоской рамы в заданном направлении
Выделение фрагмента модели
Выталкивание выделенного плоского фрагмента модели
Моделирование окружностей и дуг окружностей
Моделирование окружностей
Моделирование дуг окружностей
Подготовка стержневой модели конструкции к расчету
Задание параметров материала
Задание поперечных сечений
Библиотека поперечных сечений
Создание нового поперечного сечения
Добавление нового сечения в библиотеку сечений
Присвоение стержневым элементам модели поперечных сечений
Задание опор
Задание действующих на элементы модели внешних нагрузок
Расчет модели конструкции, находящейся под действием отдельных составляющих внешних нагрузок. Загружения и комбинация загружений
Задание сосредоточенных нагрузок в узлах модели
Задание нагрузок на стержневые элементы модели конструкции в локальной системе координат стержня
Статический расчет стержневой модели конструкции и анализ полученных результатов
Параметры расчета и запуск модели на расчет
Просмотр результатов статического расчета напряженно-деформированного состояния стержневой модели конструкции
Просмотр карты результатов
Настройка параметров вывода результатов
Просмотр карты напряжений
Просмотр максимального и минимального значения параметра
Изменение диапазона изменения расчетного параметра на карте результатов
Просмотр распределения напряжений в поперечном сечении стержня
Просмотр деформированной модели конструкции
Просмотр карт перемещений, нагрузок, коэффициента запаса
Просмотр карты перемещений
Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса и главных напряжений
Просмотр результатов расчета реакций в опорах
Просмотр результатов расчета силовых факторов
Просмотр количественных результатов расчета по отдельным элементам модели конструкции
Просмотр результатов расчета внутренних силовых факторов в узлах стержневых элементов модели
Пересчет результатов расчета из глобальной системы координат в локальную и наоборот
Просмотр графиков силовых факторов и перемещений по длине стержня
Вывод данных по расходу стержневых элементов
Вывод результатов расчета модели конструкции на печать и в файл формата RTF
Создание и расчет стержнево-пластинчатой модели конструкции
Общие положения
Виды пластинчатых конечных элементов
Выбор параметров разбиения пластин на конечные элементы
Выбор параметров разбиения пластин
Режимы разбиения пластин
Режим «Четырехугольная Прямоугольная пластина»
Локальная система координат пластины
Создание и разбиение пластинчатых элементов
Режим «Произвольная пластина с разбиением»
Неавтоматизированный ("ручной) режим создания и дополнительного разбиения пластин
Задание параметров пластин и их нагружение
Задание толщины и свойств материала пластин
Приложение к пластинам нормальных распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных равномерно распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных неравномерно распределенных нагрузок
Инвертирование системы координат пластины
Визуализация результатов расчета стержнево-пластинчатой модели конструкции
Просмотр карт результатов
Настройка параметров вывода результатов
Просмотр карты напряжений
Просмотр карты перемещений
Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса
Просмотр количественных результатов расчета модели конструкции
Дополнительные функциональные возможности модуля АРМ Structure3D по созданию стержневых моделей конструкций
Создание модели конструкции с элементами типа «канат»
Использование видовых плоскостей при создании трехмерных моделей
Поворот модели и восстановление стандартного вида
Задание и показ положения видовой плоскости
Работа с инструментами, предназначенными для изменения и редактирования модели конструкции
Копирование объектов в буфер обмена и вставка из буфера
Поворот объекта относительно глобальной системы координат
Создание зеркальной копии объекта
Выбор параметров разбиения пластин
Режимы разбиения пластин
Режим Четырехугольная Прямоугольная пластина
Локальная система координат пластины
Создание и разбиение пластинчатых элементов
Режим «Произвольная пластина с разбиением»
Неавтоматизированный ("ручной) режим создания и дополнительного разбиения пластин
Задание параметров пластин и их нагружение
Задание толщины и свойств материала пластин
Приложение к пластинам нормальных распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных равномерно распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных неравномерно распределенных нагрузок
Инвертирование системы координат пластины
Визуализация результатов расчета стержнево-пластинчатой модели конструкции
Просмотр карт результатов
Настройка параметров вывода результатов
Просмотр карты напряжений
Просмотр карты перемещений
Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса
Просмотр количественных результатов расчета модели конструкции.
Дополнительные функциональные возможности модуля АРМ Structure3D по созданию стержневых моделей конструкций
Создание модели конструкции с элементами типа «канат»
Использование видовых плоскостей при создании трехмерных моделей
Поворот модели и восстановление стандартного вида
Задание и показ положения видовой плоскости
Работа с инструментами, предназначенными для изменения и редактирования модели конструкции
Копирование объектов в буфер обмена и вставка из буфера
Поворот объекта относительно глобальной системы координат
Создание зеркальной копии объекта
Типы объемных конечных элементов. Рекомендации по подбору корректных параметров разбиения объемной модели
Основные способы и приемы создания моделей, содержащих
Создание объемной модели лопатки турбины
Операция генерации полярного массива
Основные принципы построения моделей сложных связанных объемных конструкций
Использование инструмента «Выравнивание узлов» для построения сложных объемных моделей
Особенности подготовки к расчету моделей, содержащих объемные конечные элементы
Использование 3D-препроцессора АРМ Studio для создания, нагружения и генерации конечно-элементной сетки трехмерных моделей
Трехмерный редактор создания, импорта и разбиения моделей на конечные элементы
Создание или импорт объемной модели
Закрепление твердотельной модели и задание действующих на нее нагрузок
Генерация КЭ-сетки
Подготовка к расчету сборочных единиц
Импортирование сборочной единицы в редактор АРМ Studio
Задание совпадающих поверхностей в деталях сборочной единицы
Нагрузки специального вида
Действие нагрузок на узлы модели конструкции
Нагрузки, заданные смещением узлов (осадкой опор)
Тепловой расчет
Особые случаи приложения нагрузок к стержневым элементам
Задание действующих на стержни распределенных нагрузок в глобальной системе координат
Задание предварительной деформации
Моделирование температурных нагрузок
Задание снеговых и ветровых нагрузок
Снеговые нагрузки
Ветровые нагрузки
Моделирование температурных нагрузок
Равномерная температурная нагрузка
Линейно изменяющаяся температурная нагрузка
Давление на объемные элементы модели
Действие нагрузок на всю модель в целом
Сейсмические воздействия
Силовые факторы, заданные ускорениями
Моделирование динамических (переменных во времени) нагрузок. Редактор задания динамических нагрузок
Задание динамической нагрузки с помощью специализированного редактора функций
Описание основных кнопок управления редактором функций
Задание графика динамической нагрузки
Другие виды расчетов
Проверка несущей способности стержневых элементов модели конструкции и подбор поперечных сечений
Создание конструктивных элементов
Размещение стержневых элементов модели в созданном конструктивном элементе и выполнение расчета
Расчет модели конструкции на устойчивость
Параметры расчета на устойчивость
Особенности подготовки модели конструкции к расчету на устойчивость
Просмотр результатов расчета на устойчивость
Деформационный расчет
Нелинейный расчет
Расчет собственных частот и собственных форм
Расчет вынужденных колебаний модели конструкции
Задание исходных данных
Просмотр результатов расчета вынужденных колебаний
Тепловой расчет и решение задачи термоупругости
Тепловой расчет
Решение задачи термоупругости при проведении теплового расчета
Решение задачи термоупругости при приложении температурной
Литература
Рассмотрены методика создания модели объекта (как непосредственно в редакторе АРМ Structure 3D, так и с использованием трехмерного редактора АРМ Studio) и ее разбиении на конечные элементы, а также расчет построенной модели и анализ результатов вычислений. Сделано это на простых и понятных примерах, с тем чтобы приобретенные читателем при этом знания и опыт можно было с успехом использовать для работы с более сложными объектами, которые повсеместно встречаются в практике проектирования реальных конструкций.
Книга рассчитана на пользователей, которые применяют либо собираются применять АРМ Structure 3D в повседневной практике проектирования. Она может быть полезна студентам университетов и колледжей технических специальностей. Содержание Предисловие Особенности применения метода конечных элементов в АРМ Structure3D
Основные сведения о методе конечных элементов
Стержневой конечный элемент
Объемные (сплошные) конечные элементы
Назначение и возможности модуля АРМ Structure3D
Оценка максимальной размерности задачи, которая может быть решена с помощью АРМ Structure3D
Особенности подготовки стержневой модели к расчету
Создание расчетной модели стержневой конструкции
Редактор создания и редактирования моделей
Предварительные настройки редактора
Создание расчетной модели стержневой конструкции
Создание плоской модели
Выталкивание плоской рамы в заданном направлении
Выделение фрагмента модели
Выталкивание выделенного плоского фрагмента модели
Моделирование окружностей и дуг окружностей
Моделирование окружностей
Моделирование дуг окружностей
Подготовка стержневой модели конструкции к расчету
Задание параметров материала
Задание поперечных сечений
Библиотека поперечных сечений
Создание нового поперечного сечения
Добавление нового сечения в библиотеку сечений
Присвоение стержневым элементам модели поперечных сечений
Задание опор
Задание действующих на элементы модели внешних нагрузок
Расчет модели конструкции, находящейся под действием отдельных составляющих внешних нагрузок. Загружения и комбинация загружений
Задание сосредоточенных нагрузок в узлах модели
Задание нагрузок на стержневые элементы модели конструкции в локальной системе координат стержня
Статический расчет стержневой модели конструкции и анализ полученных результатов
Параметры расчета и запуск модели на расчет
Просмотр результатов статического расчета напряженно-деформированного состояния стержневой модели конструкции
Просмотр карты результатов
Настройка параметров вывода результатов
Просмотр карты напряжений
Просмотр максимального и минимального значения параметра
Изменение диапазона изменения расчетного параметра на карте результатов
Просмотр распределения напряжений в поперечном сечении стержня
Просмотр деформированной модели конструкции
Просмотр карт перемещений, нагрузок, коэффициента запаса
Просмотр карты перемещений
Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса и главных напряжений
Просмотр результатов расчета реакций в опорах
Просмотр результатов расчета силовых факторов
Просмотр количественных результатов расчета по отдельным элементам модели конструкции
Просмотр результатов расчета внутренних силовых факторов в узлах стержневых элементов модели
Пересчет результатов расчета из глобальной системы координат в локальную и наоборот
Просмотр графиков силовых факторов и перемещений по длине стержня
Вывод данных по расходу стержневых элементов
Вывод результатов расчета модели конструкции на печать и в файл формата RTF
Создание и расчет стержнево-пластинчатой модели конструкции
Общие положения
Виды пластинчатых конечных элементов
Выбор параметров разбиения пластин на конечные элементы
Выбор параметров разбиения пластин
Режимы разбиения пластин
Режим «Четырехугольная Прямоугольная пластина»
Локальная система координат пластины
Создание и разбиение пластинчатых элементов
Режим «Произвольная пластина с разбиением»
Неавтоматизированный ("ручной) режим создания и дополнительного разбиения пластин
Задание параметров пластин и их нагружение
Задание толщины и свойств материала пластин
Приложение к пластинам нормальных распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных равномерно распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных неравномерно распределенных нагрузок
Инвертирование системы координат пластины
Визуализация результатов расчета стержнево-пластинчатой модели конструкции
Просмотр карт результатов
Настройка параметров вывода результатов
Просмотр карты напряжений
Просмотр карты перемещений
Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса
Просмотр количественных результатов расчета модели конструкции
Дополнительные функциональные возможности модуля АРМ Structure3D по созданию стержневых моделей конструкций
Создание модели конструкции с элементами типа «канат»
Использование видовых плоскостей при создании трехмерных моделей
Поворот модели и восстановление стандартного вида
Задание и показ положения видовой плоскости
Работа с инструментами, предназначенными для изменения и редактирования модели конструкции
Копирование объектов в буфер обмена и вставка из буфера
Поворот объекта относительно глобальной системы координат
Создание зеркальной копии объекта
Выбор параметров разбиения пластин
Режимы разбиения пластин
Режим Четырехугольная Прямоугольная пластина
Локальная система координат пластины
Создание и разбиение пластинчатых элементов
Режим «Произвольная пластина с разбиением»
Неавтоматизированный ("ручной) режим создания и дополнительного разбиения пластин
Задание параметров пластин и их нагружение
Задание толщины и свойств материала пластин
Приложение к пластинам нормальных распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных равномерно распределенных нагрузок
Приложение к пластинам нормальных неравномерно распределенных нагрузок
Инвертирование системы координат пластины
Визуализация результатов расчета стержнево-пластинчатой модели конструкции
Просмотр карт результатов
Настройка параметров вывода результатов
Просмотр карты напряжений
Просмотр карты перемещений
Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса
Просмотр количественных результатов расчета модели конструкции.
Дополнительные функциональные возможности модуля АРМ Structure3D по созданию стержневых моделей конструкций
Создание модели конструкции с элементами типа «канат»
Использование видовых плоскостей при создании трехмерных моделей
Поворот модели и восстановление стандартного вида
Задание и показ положения видовой плоскости
Работа с инструментами, предназначенными для изменения и редактирования модели конструкции
Копирование объектов в буфер обмена и вставка из буфера
Поворот объекта относительно глобальной системы координат
Создание зеркальной копии объекта
Типы объемных конечных элементов. Рекомендации по подбору корректных параметров разбиения объемной модели
Основные способы и приемы создания моделей, содержащих
Создание объемной модели лопатки турбины
Операция генерации полярного массива
Основные принципы построения моделей сложных связанных объемных конструкций
Использование инструмента «Выравнивание узлов» для построения сложных объемных моделей
Особенности подготовки к расчету моделей, содержащих объемные конечные элементы
Использование 3D-препроцессора АРМ Studio для создания, нагружения и генерации конечно-элементной сетки трехмерных моделей
Трехмерный редактор создания, импорта и разбиения моделей на конечные элементы
Создание или импорт объемной модели
Закрепление твердотельной модели и задание действующих на нее нагрузок
Генерация КЭ-сетки
Подготовка к расчету сборочных единиц
Импортирование сборочной единицы в редактор АРМ Studio
Задание совпадающих поверхностей в деталях сборочной единицы
Нагрузки специального вида
Действие нагрузок на узлы модели конструкции
Нагрузки, заданные смещением узлов (осадкой опор)
Тепловой расчет
Особые случаи приложения нагрузок к стержневым элементам
Задание действующих на стержни распределенных нагрузок в глобальной системе координат
Задание предварительной деформации
Моделирование температурных нагрузок
Задание снеговых и ветровых нагрузок
Снеговые нагрузки
Ветровые нагрузки
Моделирование температурных нагрузок
Равномерная температурная нагрузка
Линейно изменяющаяся температурная нагрузка
Давление на объемные элементы модели
Действие нагрузок на всю модель в целом
Сейсмические воздействия
Силовые факторы, заданные ускорениями
Моделирование динамических (переменных во времени) нагрузок. Редактор задания динамических нагрузок
Задание динамической нагрузки с помощью специализированного редактора функций
Описание основных кнопок управления редактором функций
Задание графика динамической нагрузки
Другие виды расчетов
Проверка несущей способности стержневых элементов модели конструкции и подбор поперечных сечений
Создание конструктивных элементов
Размещение стержневых элементов модели в созданном конструктивном элементе и выполнение расчета
Расчет модели конструкции на устойчивость
Параметры расчета на устойчивость
Особенности подготовки модели конструкции к расчету на устойчивость
Просмотр результатов расчета на устойчивость
Деформационный расчет
Нелинейный расчет
Расчет собственных частот и собственных форм
Расчет вынужденных колебаний модели конструкции
Задание исходных данных
Просмотр результатов расчета вынужденных колебаний
Тепловой расчет и решение задачи термоупругости
Тепловой расчет
Решение задачи термоупругости при проведении теплового расчета
Решение задачи термоупругости при приложении температурной
Литература