№

Название

Описание

14 ТНЕТА

15 ТК(1)

16 TK(J)

17 ТК(К)

18 TK(L)

Толщина слоя 1 в узле I Толщина слоя 1 в узле J Толщина слоя 1 в узле К Толщина слоя 1 в узле L

Поворот оси X слоя 1

19, ...(12i-e*NL) МАТ, ТНЕТЛ, ТК(1)ит. д.

Повторяющиеся значения МАТ, ТНЕТ/\ TK(I), TK(j), ТК(К) и TK(L) для каждого слоя (вплоть до слоя с номером NL)

Геометрические характеристики элемента SOLID46 (KEYOPT(2) = 3)

При KEY0FT(2) = 3 используются следующие значения:

1.....21 А(1),А(21) Подматрица А

22.....42 В(1).....В(21) Подматрица В

43.....63 D(1).....D(21) Подматрица D

64.....84 Е(1).....Е(21) Подматрица Е

85..... 105 F(1).....F(21) Подматрица F

106.....111 МТ(1).....МТ(6) Массив МТ

112;..., 117 ВТ(1).....ВТ(6) Массив ВТ

1,18.....123 QT(1).....QT(6) Массив ОТ

124 AVDENS Усредненная плотность элемента

125,126,127 (пробел)

128 KREF Множитель ссылочной плоскости

Свойства материала - при KEYOPT(2) = 0 или 1, применяются следующие 13*NM свойств, где NM есть число материалов (максимально равно NL):

EX, EY, EZ, ALPX, ALPY, ALPZ (или СТЕХ, CTEY, CTEZ или THSX, THSY, THSZ), (PRXY, PRYZ, PRXZ, или NUXY, NUYZ, NUXZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, для каждого из NM материалов.

При KEYOPT(2) = 3 указанные выше свойства не используются.

Значения DAMP и REFT указываются только один раз для всего элемента (для указания свойств материала используется команда МАТ). Подробности см. выше Исходные данные элемента .

Нагрузки, распределенные на поверхности:

- давления: на грани 1 (J-I-L-K), на грани 2 (I-J-N-M), на грани 3 (J-K-О-N), на грани 4 (K-L-P-O), на грани 5 (L-I-M-P), на грани 6 (M-N-О-Р).

Объемные нагрузки:

- температуры: T(I), T(J), Т(К), T(L), Т(М), T(N), Т(О), Т(Р) при KEYOPT(2) = 0 или 1, или не указываются при KEYOPT(2) = 3.

Специальные возможности:

- изменение жесткости при приложении нагрузок;

- большие перемещения.

KEYOPT(l) - внешние формы перемещений:

- 0 - дополнительные формы перемещений включаются;

- 1 - дополнительные формы перемещений подавляются.

KEYOPT(2) - форма представления исходных данных:

- 0 - вводятся слои постоянной толщины (максимум 250 слоев);

6 зак 46

- 1 - вводятся слои переменной толщины (максимум 125 слоев);

- 3 - вводится матрица, использующая квадратичное представление (п. 2.10.53, см. Исходные данные элемента ).

KEYOPT(3) - вывод дополнительных расчетных объектов:

- 0 - стандартный вывод результатов;

- 1 - вывод деформаций в точках интегрирования на нижней и верхней гранях элемента;

- 2 - вывод узловых усилий в системе координат элемента;

- 4 - комбинация обоих вариантов.

KEYOPT(4) - признак системы координат элемента:

- 0 - пользовательские подпрограммы для определения системы координат элемента не применяются;

- 4 - ось X элемента определяется подпрограммой пользователя USERAN;

- 5 - ось X элемента определяется подпрограммой пользователя USERAN, и ось X слоя определяется подпрограммой пользователя USANLY.

Примечание. Описание подпрограмм пользователя см. в документе Руководство по объектам, программируемым пользователем .

KEYOPT(5) - признак использования деформаций или напряжений совместно с признаком KEYOPT(6):

- 0 - используются расчетные деформации;

- 1 - используются расчетные напряжения;

- 2 - используются расчетные деформации и напряжения. KEYOPT(6) - признак вывода результатов:

- 0 - стандартный вывод результатов для элементов и общих сведений о максимуме критериев разрушения;

- 1 - то же, что 0, а также вывод данных обо всех критериях разрушения, усредненных поперечных касательных напряжениях и данных о максимальных межслойных касательных напряжениях;

- 2 - то же, что 1, и дополнительный вывод результатов в точках интегрирования для нижнего слоя (или LP1) и верхнего слоя (или LP2);

- 3 - то же, что 1, и дополнительный вывод результатов в центрах тяжести всех слоев;

- 4 то же, что 1, и дополнительный вывод результатов в углах всех слоев;

- 5 - то же, что 1, и дополнительный вывод критериев разрушения в точках интегрирования всех слоев.

Примечание. Температурные деформации, большинство напряжений и критерии разрушения при использовании ввода матриц не вычисляются. KEYOPT(8) - признак сохранения данных в слоях:

- 0 - сохраняются данные для нижней грани нижнего слоя (или LP1), верхней грани верхнего слоя (или LP2) и данные слоя с максимальным значением критерия разрушения;

- 1 - данные сохраняются для всех слоев.

Предупреждение. Объем сохраненных данных может оказаться чрезмерным. KEYOPT(9) - признак указания мест вычисления деформаций, напряжений и критериев разрушения (применяется только при KEYOPT(2) = 0 или 1 С NL > 1):

- О - деформации, напряжения и критерии разрушения определяются на нижней и верхней гранях каждого слоя;

- 1 - деформации, напряжения и критерии разрушения определяются в средней плоскости каждого слоя.

KEYOPT(lO) - признак вывода матриц свойств материалов:

- О - печать матриц свойств материалов не проводится;

- 1 - печать интегральных матриц свойств материалов проводится для первого элемента, если таковой имеет тип SOLID46.

Расчетные данные элемента

Выходная расчетная информация, связанная с элементом, разделена на два вида:

- узловые перемещения, включенные в полное узловое решение;

- дополнительные расчетные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.29.

Направления напряжений в элементе соответствуют направлениям осей локальной системы координат слоя. Возможно применение различных опций вывода результатов. При выводе результатов в точках интегрирования точка интегрирования 1 ближе всего расположена к узлу I, точка 2 - к узлу J, точка 3 -к узлу К и точка 4 - к узлу L. Вывод критериев разрушения проводится только в плоскости точек интегрирования. Подробности см. в Руководстве по объектам, программируемым пользователем . Если KEYOPT(3) = 2 или 4, для таких элементов в каждом узле выводятся компоненты усилий и моментов (в системе координат элемента). Признак KEYOPT(8) контролирует объем расчетных данных в файлах постпроцессоров, обрабатываемых при помощи команд LAYER или LAYER26.

Таблица 2.29. Описание расчетных данных элемента SOLID46 (продолжение)

Определение

VETEMP

NODE

S:X,Y, Z,XY,YZ,XZ

S:1,2,3

S:INT

S:EQV

EPEL:X,YZ,XY,YZ,XZ EPEL: EQV

EPTH:X,Y,Z,XY,YZ,XZ EPTH:EQV

FC1.....FC6, FCMAX

VALUE LN

EPELF(X,Y,Z,XY,YZ,XZ)

SFtX.Y.Z.XY.YZ, XZ)

ILSXZ ILSYZ I LANG

ILSUM LN1, LN2

ILMAX

Средняя температура в слое

Верхняя грань (ТОР), нижняя грань (ВОТ), срединная поверхность (МЮ) слоя

(опция контроля ом. KEYOPT(9))

Расположение центра (среднее, AVG)

Номер углового узла

Номер точки интегрирования

Напряжения (в системе координат слоя)

Главные напряжения

Интенсивность напряжений (эквивалентное напряжение по Трескау и Сен-Венану) Эквивалентное напряжение, т. е. по фон Мизесу (в системе координат слоя) Упругие деформации (в системе координат слоя). Полные упругие деформации при KEYOPT(2) = 2 или 3

Эквивалентные упругие деформации (в системе координат слоя), см. ниже примечание 1

Температурные деформации (в системе координат слоя). Полные температурные деформации при KEYOPT(2) = 2 или 3 Эквивалентные температурные деформации (в системе координат слоя), см. ниже примечание 1

Значения критериев разрушения и максимумы в каждой точке интегрирования

Номер критерия разрушения (от FC1 до FC6, FCMAX)

Максимальное значение данного критерия разрушения (осли значение

превосходит 9999.999, выводится значение 9999.999)

Номер слоя, в котором имеется максимум (критерия разрушения)

Упругие деформации (в системе координат слоя), вызывающие максимальное

значение (критерия разрушения) в данном элементе

Напряжения (в системе координат слоя), вызывающие максимальное значение (критерия разрушения) в данном элементе Межслойное касательное напряжение SXZ Межслойное касательное напряжение SYZ

Угол вектора касательных напряжений (измеряется от направления оси X в сторону оси Y элемента в градусах) Векторная сумма касательных напряжений

Номер слоев, между которыми вычислено максимальное межслойное касательное напряжение (ILMAX)

Максимальное межслойное касательное напряжение

2.70.30. MATRIX50 - суперэлемент (или подконструкция)

Описание элемента

MATRIX50 является группой предварительно собранных конечных элементов комплекса ANSYS, который рассматривается в качестве отдельного элемента. После своего создания суперэлемент может быть включен в любую модель комплекса ANSYS и использоваться в любом типе расчета, для которого возможно его применение. Суперэлемент может существенно упростить проведение многих исследований. После создания матриц суперэлемента они сохраняются в файле и могут использоваться в других расчетах, наравне с любыми иными элементами комплекса ANSYS. В матрицах суперэлемента также могут сохраняться несколько векторов нагрузок, что позволяет применять различные опции приложения нагрузок.

Исходные данные элемента

Суперэлемент, который является матричным математическим представлением произвольной структуры, не имеет фиксированной геометрической формы и в общем виде показан на рис. 2.30 Схема элемента MATRIX50 . Любой расчет, в котором суперэлемент используется в качестве одного из типов элементов, именуется проходом использования суперэлемента. Степенями свободы (суперэлемента) являются управляющие степени свободы, указанные в проходе генерации.

Рис. 2.30. Схема элемента MATRIX50

Именем элемента является MATRIX50 (его номер 50 или имя MATRIX50 должно указываться в качестве аргумента ENAME команды ЕТ). Для создания суперэлемента применяется команда SE. Команда SE читает суперэлемент из файла Jobname.SUB (по умолчанию File.SUB), расположенного в рабочей директории. Номер материала (команда МАТ) используется только для указания демпфирования, связанного с материалом (команда MAT,DAMP) или диэлектрической постоянной (команда MAT.PERX). Номер таблицы геометрических характеристик (команда REAL) не используется. Однако соответствующий номер типа элемента (команда TYPE) должен указываться.

Вектор элементных нагрузок создается вместе с элементом для каждого шага нагрузки в проходе генерации создания суперэлемента. Допускается создание не свыше 31 векторов нагрузки. Вектор нагрузки может пропорционально изменяться (масштабироваться) в проходе использования. Масштабный множитель является аргументом команды приложения нагрузок на поверхности элемента (команда SFE). Меткой (именем) нагрузки является SELV, признаком нагрузки является номер вектора нагрузки, и значением нагрузки является масштабный множитель. Номер вектора нагрузки определяется по номеру шага нагрузки, присвоенному при создании суперэлемента. Если вектор нагрузки суперэлемента имеет нулевой масштабный множитель (или вообще не изменяется), этот вектор нагрузки в расчете не используется. В проходе использования может применяться любое число комбинаций масштабных множителей вектора нагрузки.

Опция (признак) KEYOPT(l) предназначена для особых случаев, когда суперэлемент должен использоваться в нелинейных расчетах класса Т4, например в расчетах излучения. Файл File.SUB в подобных случаях может быть построен непосредственно пользователем или может быть произведен средствами модуля AUX12, модулем генерации матриц расчета излучения.

Общие сведения об исходных данных элемента приведены ниже. Общее описание исходных данных элементов приведено в п. 2.1.1 Исходные данные элементов главы 2 Описание конечных элементов комплекса ANSYS .

Исходные данные элемента

Узлы - не указываются (поддерживаются элементом).

Степени свобод - соответствуют типам элементов, входящим в состав суперэлемента (смешение степеней свобод различных полей (сред) не допускается).

Геометрические характеристики - нет.

Свойства материала - DAMP, PERX.

Нагрузки, распределенные на поверхности - эффекты воздействия нагрузок, распределенных на поверхности, могут прикладываться посредством созданного (заранее) вектора нагрузок и масштабного множителя. Для указания масштабного множителя применяется команда SFE со следующими аргументами: LAB = SELV, LKEY= номеру вектора нагрузки (максимум 31) и VAL1** масштабному множителю.

Нагрузки, распределенные в объеме, - объемные нагрузки - могут прикладываться посредством созданного (заранее) вектора нагрузок и масштабного множителя, как описано выше для нагрузок, распределенных на поверхности.

Специальные возможности - излучение (при KEYOPT(l) = 1), большие повороты.

KEYOPT(l) - признак свойств:

- О - обычная подконетрукция;

- 1 - специальная подконетрукция для расчета излучения. KEYOPT(6) - признак вывода узловых усилий:

- О - печать узловых усилий не проводится;

- 1 - печать узловых усилий проводится.

Расчетные данные элемента

Перемещения и усилия могут быть выведены для каждой управляющей степени свободы суперэлемента, используемого для расчета задач МДТТ, в проходе использования. Узловые усилия могут выводиться (распечатываться) при значении признака KEYOPT(6) = 1. Распределение напряжений в суперэлементе и расширенные узловые перемещения могут быть определены в последующем проходе расширения. В дополнение к базе данных и файлам подконструкции, созданным в проходе генерации, файл File.DSUB может быть сохранен в проходе использования и применяться в качестве исходного в проходе расширения (при необходимости проведения прохода расширения).

2.10.31. SHELL51 -

осесимметричная оболочка

Описание элемента

Элемент SHELL51 имеет четыре степени свободы в каждом узле: перемещения в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат и поворот вокруг ochZ

узловой системы координат. Предельными случаями расположения элемента конической оболочки являются цилиндрическая оболочка и круглая пластина. Элемент оболочки может иметь линейно изменяющуюся толщину. Элемент имеет возможность учета пластичности, ползучести, радиационного набухания, изменения жесткости при приложении нагрузок и кручения. Элементом конической осесимметричной оболочки без нелинейных возможностей является SHELL61.

Исходные данные элемента

Геометрия, расположение узлов и система координат элемента показаны на рис. 2.31. Элемент определяется двумя узлами, двумя значениями толщины в узлах и свойствами ортотропного материала. Направление X для свойств материала соответствует меридиональному направлению элемента оболочки. Ось Y направлена по толщине. Ось Z соответствует направлению в (то есть окружному).

Рис. 2.31. Геометрия элемента SHELL51

Элемент может иметь переменную толщину. Толщина предполагается линейно изменяющейся между узлами. Если элемент имеет постоянную толщину, требуется указывать только значение ТК(1). Значение ADMSUA является присоединенной на единицу площади массой.

Давления могут быть указаны в качестве поверхностных нагрузок на гранях элемента, как показано номерами, обведенными окружностями на рис. 2.31. Положительное давление направлено внутрь элемента. Для учета толщины элемента давления лучше прикладывать на поверхностях элемента, а не в плоскости центров тяжести. Подобный способ использования элемента позволяет учесть увеличение или уменьшение поверхности, на которой действует приложенное давление и (в случае применения коэффициента Пуассона, отличного от нуля) эффект поперечного деформирования элемента, вызывающий его удлинение или укорочение при приложении равных нагрузок на обеих поверхностях элемента. Для учета данного эффекта требуются свойства материала EY, PRXY и PRYZ (или EY, NUXY и NUYZ).

Список исходных данных элемента

Узлы-IJ.

Степени свобод - UX, UY, UZ, ROTZ. Геометрические характеристики

- ТК(1) - толщина в узле I,

- TK(J) - толщина в узле J (для постоянной толщины TK(J) по умолчанию равна ТК(1));

- ADMSUA - дополнительная масса па единицу поверхности.

Свойства материала - EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (или NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPZ (или СТЕХ, CTEZ или THSX, THSZ), DENS, GXZ, DAMP (направление X является меридиональным, ось Y направлена по толщине, ось Z -по окружности).

Нагрузки, распределенные на поверхности:

- давления - грань 1 (I-J) (верх, в направлении -Y), грань 2 (I-J) (низ, в направлении +Y).

Объемные нагрузки:

- температуры Tl, Т2, ТЗ, Т4;

- поток частиц FL1, FL2, FL3, FL4.

Специальные возможности:

- пластичность;

- ползучесть;

- радиационное набухание;

- изменение жесткости при приложении нагрузки;

- большие перемещения.

KEYOPT(3) - признак использования внешних форм перемещений:

- О - внешние формы перемещений включаются;

- 1 - внешние формы перемещений отключаются.

KEYOPT(4) - признак пьтода усилий и моментов:

- О - компоненты усилий не выводятся;

- 1 - компоненты усилий и моментов выводятся в системе координат элемента.

Расчетные данные элемента

Выходная расчетная информация, связанная с элементом, разделена на два вида:

- узловые перемещения, включенные в полное узловое решение;

- дополнительные расчетные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.31.

Таблица 2.31. Описание расчетных данных элемента SHELL51 (продолжение)

2.10.32. CONTAC52 - трехмерный контактный элемент типа точка с точкой

Описание элемента

Элемент CONTAC52 представляет собой две поверхности, которые могут входить в физический контакт или выходить из него и могут скользить относительно друг друга. Элемент в состоянии поддерживать только сжатие в направлении нормали к элементу и сдвиг (кулоново трение) в поперечном (касательном) направлении. Элемент имеет три степени свободы в каждом узле: линейные перемещения в направлении X, Y и Z узловой системы координат.

Элемент может быть предварительно нагружен в направлении нормали или может иметь зазор. Если зазор закрыт и скольжение отсутствует, указываемая жесткость действует в нормальном и поперечном направлениях. Дополнительно могут применяться иные контактные элементы, такие как CONTAC12 и COMBIN40.

Исходные данные элемента

Геометрия, расположение узлов и координатная система элемента показана на рис. 2.32. Элемент определяется двумя узлами, двумя значениями жесткости

Рис. 2.32. Геометрия элемента CONTAC52

(KN и KS), начальной интерференцией (внедрением) или зазором (GAP) и ши чальным состоянием элемента (START). Ориентация направления взаимо-действия может быть указана координатами узлов или направлением зазора, указываемого пользователем. Контактный стык считается перпендикулярным к направлению линии I-J или указывается направлением зазора. Система коор динат элемента имеет начало в узле I, и ее ось X направлена в направлении узла j или в направлении зазора, указываемого пользователем. Контактный стык параллелен плоскости YZ системы координат элемента.

Жесткость в направлении нормали KN должна быть основана на жесткости? контактирующих поверхностей. Рекомендации по назначению значения KN см выше в текущей главе. В ряде случаев (таких как расчеты с начальным внедрени ем (интерференцией), при отсутствии сходимости, или излишнем расчетном^ внедрении) следует использовать изменение значения KN между шагами нагруз ки или при повторном вызове расчета для получения точного сходящегося реше- ния. Жесткость скольжения KS представляет собой жесткость в касательном на- правлении при наличии упругого кулонова трения (р > 0.0 и KEYOPT(l) - 0)2 Коэффициент трения ц указывается в виде свойства материала MU и можер определяться по среднему значению температуры в двух узлах элемента. ЖеоЦ кость также может быть вычислена как отношение максимальной действующе силы к максимальному перемещению на поверхности. По умолчанию KS равно KN.

Начальное перемещение интерференции определяет размер зазора (положив тельное значение) или начальную интерференцию, или внедрение (отрицатель! ное значение). Данное задание исходных данных противоположно исходным] данным, используемым для элемента CONTAC12. Если координаты направление зазора не указываются (посредством указания геометрических характеристик NX, NY и NZ), узлы, участвующие в контактном взаимодействии, считаются разде-j ленными. Размер зазора может быть указан в виде геометрической характеристики] GAP или при KEYOPT(4) - 1 автоматически вычисляется по координатам узлов! (как расстояние между узлами I и J). Интерференция может быть указана в вид| геометрической характеристики. Жесткость связана с нулевым или отрицатель ! ным зазором. Начальное состояние элемента START используется при опрЫ