Задание внешних воздействий

· Как и в предыдущем параграфе, начиная разговор о внешних воздействиях, мы продолжаем разговор о режиме SIM(рис.1). В этой главе мы сосредоточимся на задании внешних воздействий для прочностных задач. В тепловых, газодинамических и иных анализах мы станем оговаривать используемые там внешние воздействия в соответствующих параграфах.

рис.1 рис.2 рис.3 рис.4

· Для понимания роли внешних воздействий можно сказать, что в конечном итоге, в прочностном анализе, создается система линейных (или нелинейных) алгебраических уравнений. Неизвестными в этой системе являются перемещения узлов. Коэффициентамив этой системе являются величины, характеризующие жесткость материала (матрица жёсткости). В правых частях этой системы присутствуют силы(и моменты), воздействующие на узлы КЭ сетки.

· Внешние воздействия для прочностных задач довольно разнообразны (рис.2). Здесь есть силы, моменты, давления, нагрузки, воздействующие на разные объекты. Но, в конечном итоге все воздействия приводятся к силам (и моментам), воздействующим на узлы конечных элементов.

· Как уже упоминалось, внешние воздействия можно прилагать к разным объектам. Например, к геометрическим примитивам исследуемых объектов. Чаще всего к ним относятся ребра и грани тел и поверхностей. В панели выбора эти геометрические примитивы называются Фасетная грань, Фасетное ребро (рис.3). Но впоследствии, при подготовке решения, все внешние воздействия переносятся с геометрических примитивов на соответствующие узлы конечных элементов сетки.

· Кроме этого, внешние воздействия можно прилагать непосредственно к узлам, граням и ребрам КЭ. Этот прием особенно актуален в ситуации, когда вы импортируете КЭ сетку без исходной геометрии объекта. Но повторим, что в конечном итоге все внешние воздействия трансформируются к силам (и моментам) , воздействующим на узлы.

· Как уже упоминалось, внешних воздействий достаточно много (рис.2). Мы рассмотрим только некоторые, самые употребимые из них.

Сила

· На примере этого внешнего воздействия постараемся подробно оговорить большинство полей используемых диалоговых окон. В ответ на вызов команды Сила, появляется диалоговое окно рис.4.

рис.6 рис.7 рис.8 рис.9

· Самое верхнее поле этого окна (Тип) определяет – как вы зададите прилагаемую силу (рис.6). Можно указать направление силы и её величину (Значение и направление). Можно оговорить, что сила действует перпендикулярно указанной поверхности (Нормально). На первый случай этих возможностей нам хватит.

· Следующее важное поле требует указать объект воздействия (рис.7). Именно в этой позиции вы и укажете Фасетную грань, Фасетное ребро или отдельный Узел КЭ (рис.3). Это будет означать, что вы описываете силу, которая будет воздействовать на все узлы указанной грани, или ребра. Или вся сила будет приложена только к одному, конкретному узлу.

· Не забывайте, что указание объектов воздействия предполагает и какие-то исключения (рис.7).

· Следующие два поля предполагают указание величины прилагаемой силы, и её направление (рис.8).

· В поле Распространение система предлагает три опции (рис.9). При описании силы в 200Н, которая действует, например, сразу на две грани (рис.12), опция Всего на объект (рис.13) означает, что каждая из граней “получит” именно по 200Н. А опция Геометрическое распределение (рис.14) означает, что каждая из граней “получит” только часть из 200Н. В этом случае распределение 200Н произойдет согласно площади граней.

рис.12 рис.13 рис.14 рис.15

· Сравните результаты рассчитанных механических напряжений в первом случае (опция Всего на объект, рис.15), и во втором случае (опция Геометрическое распределение, рис.16).

· В случае, если сила (или иное воздействие) прилагается к единственной грани, вышеназванные опции значения не имеют.

· Опция Пространственный имеет смысл, когда мы имеем дело с так называемыми распределенными Полями данных, о чем речь ещё впереди.

рис.16

Момент

· Это внешнее воздействие предполагает, что вы заставляете каждый узел конечного элемента повернуться вокруг указанной оси. И здесь нам пришло время сказать о том, что такое внешнее воздействие (Момент) можно применить не ко всем КЭ.