Данилов Ю., Артамонов И. Практическое использование NX

Подождите немного. Документ загружается.

201

NX Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation

тата (рис. 8.16), данную команду можно вызвать

и через команду Изменить вид (Edit Post View)

(вкладка Отобразить (Display), кнопка Результат…

(Result…)). Она позволяет выбрать вид результата,

определить параметры осреднения результатов по

узлам, систему координат, единицы измерения и т.д.

Вид сечения (Cross-Section View) – вызов диа-

логового окна для настройки вывода результатов

для 1D стержневых элементов, а именно результатов

в сечениях.

Идентификация (Identify) – снятие числовых зна-

чений результатов в выбранных узлах и элементах, их

просмотр в текстовом виде или табличном, экспорти-

рование в отдельный файл.

Манипулирование результатами (Results Ma ni-

pulation) – выполнение операций с разными резуль-

татами и создание новых на основе существующих.

Удалить скрытые грани (Backface Culling) – ко-

манда для улучшения визуального вывода результа-

тов для оболочечных элементов.

Маркер вкл./выкл. (Marker On/Off) – включение и выключение маркера в графическом

окне, указывающего на наибольшее и наименьшее значение текущего результата.

Перемещение маркера (Marker Drag) – включение режима динамического перемеще-

ния маркеров с помощью мыши.

Предыдущий режим/Итерация (Previous Mode/Iteration), Следующий режим/Ите-

рация (Next Mode/Iteration) – переключение между режимами или итерациями для ото-

бражения выбранного результата конкретной итерации.

Анимация (Animation) и кнопки управления анимацией – создание и настройка аними-

рованного состояния для текущего результата, сохранение анимированного файла.

Для построения графиков и работы с ними существуют отдельные инструменты и команды.

Более подробную информацию по работе с модулем NX Расширенная симуляция (NX

Advanced Simulation) смотрите в справочной информации к NX.

Ниже приведем пример линейного статического анализа и анализа свободных колебаний

пропеллера.

ПРИМЕР. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОДЕЛИ ПРОПЕЛЛЕРА,

АНАЛИЗ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ

В данном примере рассмотрим модель пропеллера, на лопасти которого действует дав-

ление от окружающей среды, составляющее 6000 Па, также учтем центробежные усилия,

возникающие от вращения пропеллера со скоростью 1200 об/мин. Будут выполнены ста-

Рисунок 8.16. Диалоговое окно

Установить результат (Set Result)

202

Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation NX

тический и модальный анализы. Для демонстрации возможностей NX CAE разработаем КЭ

модель, состоящую из гексаэдральных и тетраэдральных 3D конечных элементов.

Проведение инженерного анализа будет состоять из нескольких этапов:

1. Открытие и создание новых файлов модели.

2. Идеализация модели.

3. Создание конечно-элементной модели.

4. Задание нагрузок и граничных условий.

5. Выполнение статического анализа.

6. Просмотр результатов статического анализа.

7. Выполнение модального анализа.

8. Просмотр модального анализа.

В предложенном примере для вызова почти всех команд используются панели инструмен-

тов, команды которых разделены по смысловому значению. Для вызова указанной панели

(если она не отображена) следует в любом месте, кроме графического окна, нажать правой

кнопкой мыши, затем в появившемся списке доступных панелей выбрать наименование не-

обходимой панели для ее отображения. Все панели инструментов, которые необходимы для

работы с NX Расширенная симуляция, находятся в нижней части списка панелей.

1. Открытие CAD модели и создание новых файлов модели

1.1. Запустите NX 7.5 и откройте файл Propeller_CAE.prt, перейдите в модуль NX Расши-

ренная симуляция/NX Advanced Simulation (Начало > Расширенная симуляция, Start >

Advanced Simulation).

Сделайте все настройки диалоговых окон «по умол-

чанию», выберите через главное меню: Настройки

> Интерфейс пользователя > Общий > Сбросить

настройки меню (Preferences > User Interface >

General > Reset Dialog Box Settings), нажмите OK,

как показано на рис. 8.17.

1.2. Нажмите правую клавишу мыши на модели в

Навигаторе симуляции (Simulation Navigator) или

окне Вид файла симуляции (Simulation File View)

(рис. 8.18). Выберите Новая конечно-элементная

модель и симуляция (New FEM and Simulation) для

создания КЭ и расчетной моделей. Появилось диало-

говое окно создания FEM файла, убедитесь, что в ка-

честве Решателя (Solver) у вас выбран NX Nastran,

нажмите ОК. Появилось новое диалоговое окно

создания SIM файла, убедитесь, что в окне Реше-

ние (Solution) выбран Тип решения (Solution Type)

«SESTATIC 101 – Одно ограничение», нажмите ОК.

Таким образом, мы на основе исходной CAD мо-

дели создали идеализированную модель, FE модель и

Рисунок 8.17

203

NX Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation

Рисунок 8.18

204

Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation NX

модель симуляции с соответствующими файлами. В окне Вид файла симуляции (Simulation

File View) отображены названия четырех файлов модели, а поскольку на данный момент ак-

тивен файл симуляции, то именно он выделен синим цветом (рис. 8.19). Обратите внимание,

что дерево модели файла симуляции наполнилось пустыми контейнерами, которые мы запол-

ним при создании полноценной расчетной модели.

Рисунок 8.19

2. Идеализация модели

Для упрощения геометрической модели мы проведем ее идеализацию, удалив небольшие

отверстия. Для создания гексаэдральной сетки части конструкции выполним операции по раз-

делению тела.

2.1. Двойным нажатием левой клавиши мыши на файл Propeller_CAE_fem1_i в окне Вид

файла симуляции (Simulation File View) переходим к идеализированной модели, при этом

появляется окно предупреждения о том, что если необходимо выполнять какие-либо опера-

ции с геометрией, то следует сделать ассоциативную копию геометрической модели. Нижи-

маем OK.

205

NX Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation

Рисунок 8.20

2.3. Для разделения тела на несколько тел выполните команду Разрезать тело (Split Bo-

dy) (панель инструментов Подготовка модели (Model Preparation)), выберите тело, в ди-

алоговом окне выберите Опции инструмента (Tool option) – Вытягивание (Extrude),

в секции диалогового окна Инструмент (Tool) в качестве сечения (Section) выберите кри-

вую (круговое ребро), как показано на рис. 8.21. В качестве вектора, вдоль которого про-

исходит вытягивание выбранной кривой, автоматически выбрана осевая линия ребра.

В секции диалогового окна Настройки симуляции (Simulation Settings) включите опцию Соз-

дать условия сопряжения сетки (Create Mesh Mating Conditions), это означает, что при соз-

дании КЭ сетки на границе разделения тел она будет непрерывна (общие узлы). Нажмите OK.

Для рассматриваемого тела выполните команду Перенос (Promote) (панель инструмен-

тов Расширенная симуляция (Advanced Simulation)) для создания ассоциативной копии.

2.2. Для удаления отверстий выполните команду Идеализировать модель (Idealize Geo-

metry) (панель инструментов Подготовка модели (Model Preparation)), выберите тело,

в диалоговом окне включите опцию Отверстия (Holes). В выбранном теле подсветились все

отверстия, диаметр которых меньше заданного (рис. 8.20). Нажмите OK.

206

Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation NX

Рисунок 8.21

На этом этапе мы завершили идеализацию геометрии и переходим к созданию конечно-

элементной модели.

3. Создание конечно-элементной модели

На данном шаге необходимо получить конечно-элементную модель. Перед созданием КЭ

сетки объединим некоторые грани полигональной геометрии для генерации качественной сет-

ки. Для этого воспользуемся инструментами абстракции.

3.1. Двойным нажатием левой клавиши мыши на файл Propeller_CAE_fem1 в окне Вид

файла симуляции (Simulation File View) откройте КЭ модель.

3.2. Для объединения граней выполните команду Объединить грани (Merge Face) (па-

нель инструментов Очистка модели (Model Cleanup)), для объединения граней выбирайте

общие ребра. В результате вы должны «удалить» по одному ребру (оранжевый цвет) каждой

лопасти (рис. 8.22), после объединения обязательно нажмите OK.

207

NX Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation

Рисунок 8.22

Теперь модель готова к построению КЭ сетки, причем для внутренних тел будут использо-

ваться гексаэдральные элементы, а для остальной части конструкции – тетраэдральные ко-

нечные элементы.

3.3. Выполните команду 3D гексаэдральная сетка (3D Swept Mesh) (панель инструмен-

тов Конечно-элементная модель (Finite Element Model)), укажите (рис. 8.23):

• Тип (Type) – Наследованное множество тел построения (Multi Body-Infer Target);

• Выбрать исходную грань (Select Source Face) – выберите по одной торцевой грани каждо-

го внутреннего тела;

• Тип/Type (Свойства элемента/Element Properties) – CHEXA(20);

• Исходный размер элемента (Source Element Size) – 3 мм.

Нажмите OK.

208

Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation NX

3.3. Для создания сетки для остальных частей конструкции выполните команду 3D тетра-

эдральная сетка (3D Tetrahedral) (панель инструментов Конечно-элементная модель

(Finite Element Model)), укажите (рис. 8.24):

• Выберите тела (Select Bodies) – выберите не разбитое на элементы тело;

• Тип/Type (Свойства элемента/Element Properties) – CTETRA(10);

• Размер элемента (Element Size) – 3 мм (в случае маломощного компьютера допускается

задать 5 мм);

• опция Переход с элементами пирамиды (Transition with Pyramid Elements) должна быть

включена для создания пирамидальных элементов, чтобы осуществлялся корректный переход

от гексаэдральных к тетраэдраэдральным элементам;

• Автоматическое создание/Automatic creation (Коллектор назначения/Destination Col-

lec tor) – убедитесь, что опция выключена.

Рисунок 8.23

209

NX Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation

Нажмите OK.

Заметим, что на границе разделения тел созданная сетка является связанной, так как во

время разделения тела в рамках идеализированной модели мы поставили условие сопря-

жения тел. Это же условие мы могли поставить и в рамках конечно-элементной модели (па-

нель инструментов Подготовка модели (Model Preparation) – Условия сопряжения сетки

(Mesh Mating Conditions)).

3.4. Обратите внимание, что в окне Навигатор симуляции (Simulation Navigator) в де-

реве модели (раскройте все контейнеры), помимо указаний на используемые тела (контейнер

Полигональная геометрия/Polygon Geometry), появился 3D коллектор Solid (1), который

является таблицей физических свойств. В свою очередь, он имеет два набора гексаэдральных

элементов (3d_mesh(1) и 3d_mesh(2)), набор тетраэдральных элементов (3d_mesh(3)) и на-

бор переходных пирамидальных элементов (3d_Pyramid_transition(1)). Также модель содер-

жит коллектор соединений Коллекция MMC (MMC Collector), что соответствует условиям

сопряжения сетки (рис. 8.25).

Рисунок 8.24

210

Глава 8. Введение в NX Advanced Simulation NX

Рисунок 8.25

Рисунок 8.26

Рисунок 8.27

Для завершения создания конечно-элементной модели зададим материал – сталь. В окне

Навигатор симуляции нажмите правой клавишей мыши на коллекторе Solid(1) и выберите

Изменить (Edit). В диалоговом окне Коллектор сеток (Mesh Collector) измените имя коллек-

тора на Сталь (рис. 8.26), после чего нажмите на Изменить выбранные (Modify Selected)

(напротив Свойства тела (Solid Property)). В новом окне изменения физических свойств

PSOLID (рис. 8.27) нажмите на Выберите материал (Choose Material) (напротив Материал

(Material)).