Prosta analiza statyczna w PrePoMax/CalculiX, model powłokowy

Ta instrukcja zakłada, że zapoznałeś się wcześniej z bardziej szczegółową instrukcja dla modelu 3D, więc pozbawiona jest zbędnych szczegółów.

Spis tresci


	1 Definiowanie modelu
		1.1 Odczytanie modelu CAD i generacja siatki
		1.2 Definicja materiału i typu modelu
		1.3 Definicja kroku analizy, jej typu, umocowania i warunku symetrii, obciążenia i oczekiwanych wyników
	2 Obliczenia i ich wynik, dodatkowe zagęszczanie siatki

1 Definiowanie modelu

1.1 Odczytanie modelu CAD i generacja siatki

Odczytaj i rozpakuj istniejący model CAD w formacie STEP.

Uruchom PrePoMax, utwórz nowy projekt (File / New), wybierz typ zagadnienia (3D) oraz zestaw jednostek, OK. Dalej odczytaj model CAD poprzez File / Import.

Nasz model składa się z dwóch niezależnych powłok. Jeżeli wygenerujemy siatkę teraz, to będziemy mieć dwie niezależne i nie połączone ze sobą siatki. Realnie grubość powłok w tym konkretnym przypadku jest jednakowa. Żeby uniknąć definicji stref kontaktu w celu połączenia tych siatek i odpowiedniego wydłużenia czasu obliczeń, warto połączyć powłoki razem.

Zaznacz nazwy obydwu powłok, PPM, wybierz Create Compound Part. Program utworzy nowe ciało o nazwie Compound-1, którą warto zmienić na bardziej czytelną (PPM na nazwę, Edit).

Przypomnienie. W nazwach NIE używamy polskich znaków jak również liter z innych alfabetów poza łacińskim. Dodatkowo nazwa ma NIE zawierać spacji.

Warto pozbyć się części wejściowych: zaznacz Shell_part-1 i Shell_part-2, PPM, Delete .

W zakładce Geometry PPM na nazwę modelu (lub na samo ciało w oknie graficznym), wybierz Meshing parameters. Zmniejsz maksymalny krok siatki do 5 mm, zmień dwie zaznaczone opcję w grupie Mesh type, OK.

Wygeneruj siatkę, w której dominować będą czworokąty: PPM na nazwę ciała (lub na samo ciało w oknie graficznym), Create mesh. Nie wszędzie siatka jest doskonała, dodatkowy podział tej powierzchni na mniejsze części, który można było zrobić w SW, istotnie poprawiłby jakość tej siatki. Ale dla pierwszej wstępnej analizy siatka jest całkiem dobra.

1.2 Definicja materiału i typu modelu

W zakładce FE Model PPM na Materials na drzewku, wybierz Material library. Zaznacz materiał stal 235 (S235), kliknij na →, OK.

PPM na Sections, wybierz Create.
1. W oknie Create Section zaznacz Shell section (czyli model powłokowy).
2. Opcjonalnie można zmienić nazwę bieżącej części modelu z Shell_section-1 na inną, np. Powloka_6_mm.
3. W pozycji Thickness podajemy wartość grubości powłoki 6 mm.
4. Parametry powłoki (materiał i grubość) można przypisać do dowolnej zaznaczonej powierzchni (jednej lub kilku), jeżeli w pozycji Region type wybrane jest Selection. W ten sposób możemy pracować z kilkoma materiałami i różnymi grubościami powłok. W naszym przypadku materiał i grubość są jednakowe dla całego modelu, więc prościej wybrać opcję Part name i nazwę części powloka.

1.3 Definicja kroku analizy, jej typu, umocowania i warunku symetrii, obciążenia i oczekiwanych wyników

PPM na Steps, wybierz Create, dalej zaznacz Static step, OK.
Warunek symetrii: PPM na BCs, Create. W oknie Create Boundary Condition:
1. Zaznacz Displacement/Rotation
2. Zmień nazwę tego warunku
3. Wyzeruj przemieszczenia w kierunku Z oraz obroty wokół osi X i Y. To są właśnie warunki symetrii względem płaszczyzny XY dla modelu powłokowego
4. Zaznacz opcję Edge angle i z naciśniętym klawiszem Shift zaznacz po kolei 5 krawędzi pokazanych na rysunku, OK - New (opcja ta dodaje warunek umocowania, ale nie zamyka okna, co pozwala na definicje następnego warunku).

W otwartym oknie Create Boundary Condition zaznacz Fixed, zmień nazwę warunku i zaznacz umocowaną krawędź, OK.
Obciążenie: PPM na Loads, Create. W oknie Create Load:
1. Zaznacz Surface traction
2. Ewentualnie zmień nazwę tego obciążenia
3. Podaj wartości składowych wektora siły dla połowy obciążenia.
4. Zaznacz opcję Surface angle (opcjonalne) i zaznacz powierzchnie, na której działa obciążenie, OK.
Oczekiwane wyniki. Domyślne wyniki węzłowe (przemieszczenia i rekcje) można zostawić bez zmian, w wynikach elementowych (Field Outputs / EF-Output-1) zamiast odkształceń E warto wybrać wskaźnik błędu ERR.

Ostateczny wygład modelu i drzewka pokazany jest wyżej.

Koniecznie zapisz opracowany model, szczególnie jeżeli nie robiłeś tego wcześniej.

2 Obliczenia i ich wynik, dodatkowe zagęszczanie siatki

PPM na nazwę zadania Analysis-1, wybierz Edit W oknie Edit analysis zmień nazwę analizy (wiersz Name) na np. powloka, OK.
Uruchom obliczenia: PPM na powloka, Run. Po ukończeniu obliczeń kliknij na Results w celu odczytania wyników do PrePoMax.

Maksymalny poziom naprężeń zredukowanych pokazany jest wyżej (w zależności od wybranego solvera wyniki mogą nieznacznie się różnić). Legenda typu Cool-warm, zakres ręczny od 5 do 25 MPa, 8 kolorów.

Ponieważ poziom wskaźnika błędu w tejże strefie przekracza 18% warto zagęścić siatkę.

Wróć do zakładki Geometry, PPM na Mesh refinement, Create. Wpisz nowy krok siatki 1 mm i zaznacz krawędź, na której siatka ma być zagęszczona.
Ponownie wygeneruj siatkę i powtórz obliczenia.

Mamy nieco wyższą wartość naprężeń przy niższym poziomie wskaźnika błędu w interesującej nas strefie.