ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
53
Анализ, который проводится с помощью программ, состоит, как
правило, из трех стадий: препроцессорная подготовка, получение решения и
постпроцессорная обработка.
На
стадии препроцессорной подготовки
задаются необходимые для
решения исходные данные. Пользователь выбирает координатные системы и
типы конечных элементов, указывает упругие постоянные и физико-
механические свойства материала, строит модель и сетку конечных элементов,
выполняет необходимые действия с узлами и элементами сетки, задает
уравнения связи и ограничения. Координатные системы используются для
размещения в пространстве геометрических объектов, определения
направлений степеней свободы в узлах сетки, задания свойств материала в
разных направлениях и для управления графическим изображением и
содержанием выходных результатов. Можно использовать декартовы,
цилиндрические, сферические и эллиптические системы координат; все они
могут быть расположены и ориентированы в пространстве произвольным
образом.
Современные программные комплексы снабжены обширным набором
средств для создания геометрической модели, что позволяет легко и быстро
строить конечно-элементную модель реальной инженерной системы.
Существуют разные способы генерации модели. Например, в программе
ANSYS
[50] можно использовать следующие способы: импорт модели,
твердотельное моделирование и непосредственное создание модели. Каждый из
этих методов обладает только ему присущими уникальными возможностями и
преимуществами. Пользователь может выбрать любой из этих методов или их
комбинацию для построения расчетной модели.
Стадия получения решения
в современных комплексах состоит, как
правило, в задании вида анализа и его опций, нагрузок и шага решения и
заканчивается запуском на счет конечно-элементной задачи. Выбранный вид
анализа указывает программе, какие разрешающие уравнения следует
использовать для решения данной задачи. Самый общий набор доступных
категорий расчета состоит из средств решения прочностных и тепловых задач,
средств анализа при действии электростатических, электрических
и электромагнитных полей, решения задач гидроаэродинамики и связанных
задач. Каждая категория расчетов включает несколько их отдельных типов,
например, статический и динамический типы прочностных расчетов.
Заданные нагрузки и ограничения определяют граничные условия для
расчетной модели. К нагрузкам относятся сосредоточенные, распределенные,
объемные и инерционные усилия. Конкретный вид нагрузок зависит от вида
проводимого анализа (например приложенная в точке нагрузка может быть
сосредоточенной силой при прочностном анализе или тепловым потоком при
расчете теплопередачи). Каждое заданное сочетание нагрузок называется
шагом нагружения
, и анализ может состоять из одного или более таких шагов.
Значения нагрузки для данного шага нагружения могу меняться постепенно от
шага к шагу или скачкообразно. Последний вариант обычно используют для
