Генерация конечно-элементной сетки. Сделаем разметку узлов на геометрии

Сделаем разметку узлов на геометрии. Для этого, выполните последовательность команд: Mesh Þ Mesh control Þ Size Along Curve (размер сетки вдоль кривой). Появится стандартное окно выбора примитивов (в данном случае кривых). Выберите курсором 6 малых кривых, как показано на рисунке и нажмите «ОK».

Рисунок 7

В следующем появившемся окне “Mesh Size Along Curves” в поле данных Number of elements (число элементов) введите цифру 3 и нажмите «Ок». В результате, на кривых, отображаемых в рабочей плоскости, выведется разметка будущих узлов модели. Заметим, что это еще только разметка, никакие узлы и элементы в модели пока не присутствуют.

Далее в появившемся окне (продолжается выполнение команды разметки) курсором выделите две оставшиеся кривые на экране и нажмите «ОK». В следующем окне, где задается число элементов, введите цифру 5 и нажмите «ОK» и «Cancel».

В результате проделанных операций дальнейшее разбиение поверхности вала будет происходить с учетом полученной разметки узлов.

Чтобы разбить поверхность вала на конечные элементы, выполните последовательность команд Mesh (сетка) Þ Geometry (геометрия) Þ Surface (поверхность)

После появления стандартного окна выбора примитивов (в данном случае поверхностей), с помощью мыши выделите в рабочей плоскости поверхность вала и нажмите «ОK», что приведет к появлению окна с соответствующим названием: «Automesh Surfaces».

В этом окне, в поле данных Property, выберите из списка, по кнопке со стрелкой справа, название (идентификатор) свойств элементов – 1. Plate Property, затем нажмите «Ок», и начнется процесс автоматической генерации сетки на базе четырехугольных конечных элементов.

В данном примере используются оболочечные четырехугольные конечные элементы QUAD4, потому что в дальнейшем, путем вращения их вокруг некоторой оси, из них будут получены объемные восьми узловые CHEXA8 элементы.

В результате проделанных операций, поверхность вала была разбита на конечные элементы с учетом предварительных размеров и разметки.

Для удобства дальнейшего выбора узлов в зоне контакта, изменим их цвет. Для этого выполните последовательность команд: Modify (изменить) Þ Color (цвет) Þ Node (узел). В окне выбора примитивов (узлов) нажмите кнопку Method, в выпадающем меню выберите пункт on Curve (на кривой). Теперь, выберите мышью на экране среднюю кривую верхней горизонтали поверхности вала, и нажмите «ОK».

В следующем окне в разделе Color (цвет) выберите мышью цвет (красный), в разделе Line Style тип линии, как показано на рисунке и нажмите «Ок».

Далее, для того, чтобы отобразить геометрию диска (слой 10. Disk) и отключить отображение вала (слой 11. Val), выполните последовательность команд: View, Layers, появится окно работы со слоями. В поле данных Active Layer прописан текущий слой 11. Val, и в поле данных Visible Layers (видимые слои) в настоящий момент находятся все существующие слои, кроме слоя 10. Disk. Теперь – в этом поле данных видимых слоев выделите мышью слой 11.Val и нажмите кнопку Ü Hide (скрыть), после чего, выбранный слой перейдет в поле данных слева, под названием Hidden Layers (скрытые слои). Для отображения слоя с диском, выделите мышью слой 10.Disk и нажмите кнопку Show->, тем самым «перемещая» данный слой в поле данных для видимых слоев. Измените активный слой – в поле данных Ac
tive Layer (текущий слой) выберите слой 10. Disk как показано на рисунке:

Нажмите «ОK».

На экране появится только поверхность диска, теперь следует наметить число элементов на гранях поверхности. Выполните последовательность команд: Mesh Þ Mesh control Þ Size Along Curve (размер сетки вдоль кривой). Появится стандартное окно выбора примитивов (в данном случае кривых). Выберите курсором все 4 кривые, нажмите «ОK».

В следующем появившемся окне “Mesh Size Along Curves” в поле данных Number of elements (число элементов) введите цифру 5 (такое же число элементов, что и на двух кривых вала в зоне контакта) и нажмите «ОK», «Cancel», и чтобы обновить экран CTRL+A. В результате, на кривых, отображаемых в рабочей плоскости, выведется разметка будущих узлов модели.

Чтобы разбить поверхность диска на конечные элементы, выполните последовательность команд Mesh (сетка) Þ Geometry (геометрия) Þ Surface (поверхность).

После появления стандартного окна выбора примитивов (в данном случае поверхностей), с помощью мыши выделите в рабочей плоскости поверхность диска и нажмите «ОK», что приведет к появлению окна с соответствующим названием: «Automesh Surfaces». В этом окне, в поле данных Property, выберите из списка, по кнопке со стрелкой справа, название (идентификатор) свойств элементов – 1. Plate Property, затем нажмите «ОK», и начнется процесс автоматической генерации сетки на базе четырехугольных конечных элементов.

Теперь изменим цвет узлов, лежащих на нижней горизонтальной кривой поверхности диска. Они входят в зону контакта с валом. Для этого выполните последовательность команд: Modify (изменить) Þ Color (цвет) Þ Node (узел). В окне выбора примитивов (узлов) нажмите кнопку Method, в выпадающем меню выберите пункт on Curve (на кривой). Теперь, выберите мышью на экране нижнюю кривую поверхности диска, и нажмите «ОK». В следующем окне в разделе Color (цвет) выберите мышью любой цвет (например, желтый), в разделе Line Style (стиль линии) пометьте тот же тип линии, как в предыдущем случае и нажмите «ОK». Теперь нижние узлы поверхности вала окрашены в желтый цвет.

Для модификации изображения на экране выполните последовательность команд: View Þ Layers, появится окно работы со слоями. Пометьте опцию Show All Layers (показать все слои) и нажмите «ОK».

Для дальнейшего моделирования необходимо развернуть модель в пространстве: войдите в меню View (вид) Þ Rotate (поворот) или функциональной клавишей F8, выберите в появившемся окне тип изображения Isometric (изометрия) и нажмите «Ок».

Для получения объемной конечно-элементной сетки выполните последовательность команд: Mesh (сетка) Þ Revolve (вращать) Þ Element (элемент). В появившемся окне выбора примитивов (в данном случае элементов) нажмите кнопку Select All (выбрать все элементы) и нажмите «ОK».

В окне “Generation Options” в поле данных Property выберите свойства Solid Элементов: 2. Solid Property. В поле данных Element Along Length (число элементов для вращения) поставьте цифру 2, и пометьте опцию Delete Original Elements (удалять оболочечные элементы).

Нажмите «ОK».

Далее необходимо определить ось вращения плоских элементов. В следующем окне нажмите кнопку Method и в выпадающем меню выберите пункт Global Axis. В этом окне по умолчанию установлено, что вращение осуществляется в положительном направлении (опция Positive), вокруг оси X (опция Х). Измените направление вращения, указав опцию Negative, и в поля данных для координат точки вращения введите координаты 0, 0, 0 и нажмите «ОK».

В следующем окне “Total Revolution and Extrusion” в поле данных Rotation Angle (угол вращения) укажите угол 10 градусов и нажмите «Ок».

На вопрос компьютера действительно ли вы хотите удалить оболочечные элементы, ответьте – ДА.

Для того чтобы убрать невидимые линии выберите команду View Select. В появившемся окне пометьте строчку Quick Hidden Line и нажмите «ОK».

Для завершения работы с сеткой необходимо расставить контактные Gap элементы. Сначала необходимо изменить вид модели (увеличить фрагмент контакта). используя команду View, Zoom указать мышью прямоугольную область увеличения, нажать «ОK» (см. рисунок).

Для включения отображения невидимых линий выберите команду View Select. В появившемся окне пометьте строчку Draw Model и нажмите «Ок».

Чтобы соединить контактными элементами красные и желтые узлы, выполните последовательность команд Mesh (сетка) Þ Closest Link (ближайшая связь). Эта команда выполняет соединение балочным элементом двух узлов наиболее близких друг к другу.

В появившемся окне выбора узлов, из которых будут начинаться Gap элементы, нажмите кнопку Method и выберите пункт Color (выбор данных узлов будет осуществляться по признаку – цвет). Поставьте курсор в поле данных ID. Выберите на экране желтый узел (курсор немного ниже узла) и нажмите «ОK». Таким образом, все желтые узлы будут взяты в память программы. В следующем окне нужно выбрать узлы, в которых элементы будут заканчиваться. Повторите те же действия, указав вместо желтого узла – красный (курсор немного выше узла) и нажмите «ОK».

В следующем окне в поле данных Property укажите свойства GAP элементов, которые будут созданы с помощью этой команды (см. рисунок).

Нажмите «ОK».

В следующем окне необходимо определить вектор ориентации Gap элемента, чтобы определить направление оси Y координатной системы контактного элемента. Относительно данной оси, можно, например, определять трение в контакте. Задайте направление вектора ориентации по оси Х глобальной системы координат (см. рисунок)

Нажмите «ОK».

Таким образом, после выполнения выше представленных команд (Mesh, Closest Link) между желтыми и красными узлами программа расставила Gap элементы с заранее определенными свойствами.

Конечно-элементная модель готова, можно преступать к заданию граничных условий и нагружения.