Виды динамического анализа

Виды динамического  анализа

Рассмотрим  задачу получения спектра отклика  в одной из точек идеализированной модели пятиэтажного здания на ударное  воздействие, приложенное в виде ускорения к основанию здания.

В MSC/NASTRAN реализованы  несколько видов динамического  анализа конструкции: • анализ собственных  форм колебаний без демпфирования; • линейный динамический анализ переходных процессов (анализ отклика линейной конструкции на внешнюю нагрузку, зависящую от времени); • нелинейный динамический анализ переходных процессов; • линейный гармонический анализ (анализ установившегося отклика  на внешнюю нагрузку, зависящую от частоты); • спектральный анализ отклика (анализ спектра отклика) на ударную  нагрузку; • анализ отклика на случайное воздействие; • анализ чувствительности и оптимальное проектирование динамических систем; • аэроупругость; • покомпонентный синтез форм.

Каждый вид  анализа может считаться независимым, хотя существует много общих аспектов.

Несмотря  на то, что эти результаты не базируются на нагружении конструкции, они могут предсказать эффект приложения динамических нагрузок различного вида.

= 4 с: Number of Step=400; • интервал вывода результатов: Output Interval=2; • в списке Frequencies (Частоты) выбираем заданную ранее таблицу собственных частот осцилляторов: {oscil}; • в списке Damping (Демпфирование) выбираем заданную ранее таблицу коэффициентов демпфирования осцилляторов: {damp}; • для задания кинематического воздействия в форме ускоренного движения основания нажмем кнопку Enforced Motion: • ввод координат базовой точки: Х= х№ Y= ya, Z= z0; ; • выбор узлов основания, связанных с базовой точкой: {выбор 15 узлов в основании здания}; <ОК>; • задание вида и параметров возбуждения в виде прямоугольного импульса ускорения, проекции которого на ось X и Y равны 1 м/сек (форма импульса была задана ранее): {Acceleration}; AX=On; AY=On; AX=1; AY=1; Function Dependence={a_t}; ; • массу в базовой точке оставим предложенную по умолчанию: <ОК>; <ОК>.

В некоторых  случаях проблемы сходимости, которые  возникают при решении задачи в нелинейной статике, могут быть решены путем использования динамического  вида анализа.

Жесткость пневматика задана в виде зависимости обжатия  Дг/ от нагрузки Ry, действующей на пневма-тик:

Рессора имеет  вид изогнутой пластины переменной толщины (рис.

Исходя из этих условий, зададим силу трения в  виде треугольного импульса длительностью  от t0 = 0 до tj = 0.

Каждый вид  анализа использует похожие входные  файлы, что позволяет легко переключаться  с одного вида анализа на другой.

В процессе оптимизации  могут быть применены результаты, полученные из различных видов анализа, а именно из статики, анализа собственных  форм колебаний, устойчивости, прямого  и модального анализа установившихся колебаний, модального анализа переходных процессов, аэроупругости.

Ограничения неравенства — это тс самые  заборы на холме, записанные в виде функций, которые должны быть меньше или равны нулю.

Эти соотношения  в матричном виде имеют вид: [ад - {щ = о.

", тогда  ограничения на напряжения примут  вид:

1), что не  изменяет задачу проектирования, запишем целевую функцию в  виде

2 *=/,(&,) и  Ь2 = f2(bt), которые имеют вид

Мы можем  иметь в виду, что конструкция  будет исследоваться при нескольких условиях нагружения с помощью различных видов анализа.

Программа оптимизации  будет учитывать результаты всех видов анализа одновременно во время  выполнения шага по улучшению проекта.

Добавлена команда  создания наборов параметров анализа, позволяющая быстро переходить к  анализу со сложными условиями и  оперативно переключаться с одного вида анализа па другой.

Средства  программы FEMAP накладывают следующие  ограничения на использование аппарата оптимизации программы NASTRAN: • единственный вид анализа, который может использоваться при оптимизации -линейный статический расчет (Static); • для назначения проектных переменных и ограничений могут использоваться только свойства типов элементов, указанных в табл.

Данные результаты сохраняются в базе данных FEMAP в  виде функций, показывающих историю  изменения переменных проектирования по циклам оптимизации.

Значения  переменных проектирования записаны в  двух видах — в записях типа DESVAR и в записях типа (PROD/PSHELL/PBAR.

После выполнения расчета в базу данных модели будут  импортированы результаты статического расчета (в виде Output Set) по двум вариантам приложенных нагрузок «а» и «Ь» для последнего цикла оптимизации фермы.

f 06 в виде  функций (Functions) будет переписана история изменения целевой функции (Design Objective) и проектных переменных по циклам оптимизации в виде функциональных зависимостей.

11) создается  в виде совокупности поверхностей (Surface).

Геометрическую  модель создаем в виде поверхности  сектора оболочки с угловым размером 2°.

Унификация  направления нормалей к элементам  оболочки (необходимое действие при  задании нагрузки в виде давления): - отображение направления нормалей к поверхностям элементов: (F6); Label, Entities and Color=Yes; {Element-Direction}; NormalStyle={l.

Применение  нелинейного вида анализа для  получения.

Во всех видах  анализа в той или иной форме  решается системы уравнений вида: [ВД = {R}.

Решение этой системы записывается в виде {и} = [K]~^{R}, однако обратная матрица [К]~1 никогда  не вычисляется.

Тогда она  может быть представлена единственным образом в виде произведения [!

Выполним конечно-элементную модель балки в виде стенки из мембранных элементов.

Преимущество  такого способа состоит в том, что с его помощью можно  обнаружить все ошибки в модели типа «механизмов» и «висящих узлов», причем в разделенном виде.

Применение  нелинейного вида анализа.

Применение  нелинейного вида анализа для  получения более устойчивого  результата

Удаление  групп и видов.

Сообщения бывают двух видов: системные (System) сообщения и сообщения пользователя (User).

Причиной  может служить несовместимый  с типом элемента вид материала.

Данные из файла модели могут экспортироваться в трех видах: геометрии, нейтрального файла и расчетной модели.

Команды перерисовки  видов.

База данных NASTRAN после выполнения анализа либо уничтожается, либо, при некоторых  видах анализа, сохраняется и  может быть использована при повторных  пусках (рестартах).

Эти данные создаются  в виде нескольких файлов с одинаковым именем, сонпндающнм с именем входного файла, и различными расширениями: • *.

Команды манипулирования  множеством видов.

pch •- файл в текстовом формате, содержит результаты некоторых видов анализа в формате входного файла.

Команда выбора вида View=> Select (F5)

Можно создать  несколько графических окон (команда  View => New), в каждом из которых можно отобразить какой-либо вид модели.

Все графические  окна имеют собственные установки  View (вид), которые запоминается вместе с моделью.

Вспомогательные объекты: • View (вид); • Croup (группа); • Layer (слой); • Variable (переменная); • Text (текст).

Удерживание клавиши Ctrl позволяет повторять выбор данным способом; • Polygon (Полигон) - позволяет задать область выбора в виде многоугольника; • Freehand (Свободная рука) - дает возможность нарисовать на экране произвольную область выбора; • By Faces (По граням) — способ выбора объектов на гранях элементов; • Preview (Предварительный просмотр) - позволяет выделить на модели уже выбранные объекты и их номера; • Сору (Копировать) и Paste (Вставить) - методы копирования в буфер и вставки из буфера содержимого списка выбранных объектов.

Название  и вид этого окна зависят от выбранного с помощью кнопки Methods (Методы) метода задания вектора.

В секции Analysis Conditions (Условия анализа) выбирается вид анализа (список Analysis Type), вариант нагруже-ния (список Loads) и вариант граничных условий (список Constraints).

При некоторых  видах анализа может потребоваться  выбор начальных условий (список Initial Conditions).

Standard - стандартный, для каждого вида анализа этот тип определен по-своему; • 1.

В программе FEMAP доступны следующие виды анализа: • линейный статический анализ (Static): • анализ собственных форм и частот (Normal Modes/Eigenvalues); • линейный динамический анализ переходных процессов (Transient Dynamic/ Time History); • частотный/гармонический отклик (Frequency/Harmonic Response); • спектральный анализ (Response Spectrum); • случайный отклик (Random Response); • линейный анализ устойчивости (Buckling); • оптимизация (Design Optimization); • нелинейный статический анализ (Nonlinear Static); • нелинейный динамический анализ (Nonlinear Transient Response); • анализ установившегося процесса теплопередачи (Steady-State Heat Transfer); • анализ неустановившегося процесса теплопередачи (Transient Heat Transfer).

Команда File => Print (Печать), или клавиша F3, дает возможность выводит на принтер или плоттер содержимое активного окна или окна сообщений в зависимости от опций, расположенных в секции What to Print (Что печатать) диалогового окна команды: • при выборе опции Active View (Активный вид) будет печататься копия активного графического окна, при этом по умолчанию производится инверсия черного и белого цветов; • опция Layout (Схема) включается, если необходимо вывести копии всех графических окон так, как они расположены на экране; • при выборе опции Desktop (Рабочий стол) будут печататься копии всех окон в серых тонах; • прЛи выборе опции File будет печататься ранее сохраненный метафайл Windows формата *.

Команды меню File => Picture (Изображение) позволяют копировать графику в буфер Windows и сохранять ее в виде графических файлов.

Для манипуляций  с базой данных используется язык программирования типа Visual Basic, который включает наиболее полезные команды импорта и экспорта информации, а также создания и манипуляций видами (Views) обработки результатов анализа.

11), которым соответствуют различные диалоговые окна по типу модифицируемых объектов: • Messages and Lists (Сообщения и списки) - управление выводом текста в окне сообщений и размерами этого окна; • Views (Виды) - выполнение назначений для видов; • Graphics (Поддержка высокоскоростной графики) - опция дает возможность управления методами высокоскоростной графики, использующей графический язык OpenGL; • Menus and Toolbars (Меню и панели инструментов) - управление размещением меню и командных панелей; • User Menus (Меню пользователя) - дает возможность создать собственное, меню FEMAP; • Shortcut Keys (Горячие клавиши) - позволяет назначить соответствие между клавишами клавиатуры и командами РЕМ АР; • • Database (База данных) - управление определением опций базы данных, включая управление памятью и размещение Scratch-файлов; • Geometry (Геометрия) - позволяет определить ядро твердотельного моделирования, а также назначить распределение нагрузок при наличии промежуточных узлов на элементах; • Interfaces (Интерфейс) - управление параметрами интерфейса с другими программами, принимаемыми по умолчанию, в частности назначение программы анализа; • Libraries (Библиотеки) - позволяет назначать имена стандартных библиотек материалов, свойств, функций и т.

Формула преобразования имеет вид:

Точки не обязаны  существовать в виде геометрических объектов точки (Point) или узла (Node), поскольку в данном случае используется стандартное диалоговое окно Locate для определения координат двух точек.

Он также  сохраняется в виде объекта Group (Группа), если включены опции Make Primary Group (Создать первичную группу) и Make Secondary Group (Создать вторичную группу).

24 - нужно  выбрать систему координат Listing CSys, в которой суммарные нагрузки в виде компонент вектора сил и вектора моментов выводятся в окно сообщений.

Команда Model => Analysis предназначена для создания наборов параметров анализа (Analysis Set), которые содержат настройки для заданного в нем типа анализа, граничные условия, условия нагружения и вид вывода результатов.

Содержимое  разделов устанавливается по умолчанию, в зависимости от выбранного вида анализа, активных наборов нагрузок и граничных условий.

106 Интерфейс  пользователя • раздел Master Request and Conditions (Основные требования и условия) содержит два подраздела: - Boundary Conditions (Граничные условия) - в нем назначаются нагрузки, закрепления, уравнения связи и начальные условия (в тех видах анализа, где они имеют смысл).

'новые смещения  задаются в векторном виде  в окне Locate Vector.

Технология  анализа конструкций методом  конечных элементов используется во многих проектно-конструкторских организациях, то есть везде, где требуется с  высокой степенью достоверности  оценить прочность проектируемых  конструкций при различных видах  воздействий.

Команда выбора вида.

С помощью  опции Equation or Constant (Уравнение или константа) можно задать закон в виде выражения, которое может содержать константы, имя переменной 1 и переменные, определенные ранее с помощью команды Tools => Variables.

35, вид которого зависит от тина объекта, задается форма вывода

visualNASTRAN for Windows (2003), который позволяет выполнять практически любые виды анализа и оптимизировать параметры конструкции, в доступной форме излагаются способы проведения расчетов с его использованием.

Затем в диалоговом окне Listing, Options, вид которого зависит от типа объекта и подобен окну, описанному в разделе 3.

Приведено множество  примеров создания расчетных моделей  и выполнения различных видов  анализа, часть из которых является решением классических задач, а часть - неординарных.

(Вид.

) можно вывести  данные о выбранных видах модели.

Допускается выбор как активных видов, так  и не активных.