STIF - линейная жесткость: для цилиндрического шарнира указывается только значение D44; для элемента шарнира Гука указываются значения

D44> D64 И D66>

- DAMP - линейное демпфирование: для цилиндрического шарнира указывается только значение D44; для элемента шарнира Гука указываются значения D,(, и D .

44 64 66

Команда ТВ может вызываться повторно для одного и того же номера материала ID для указания дополнительных свойств жесткости и демпфирования.

Нелинейная жесткость

Шарнир цилиндрический (KEYOPT(l) - С).

В качестве значения ТВОРТиспользуются следующие:

- JNSA или JNS4 - нелинейная жесткость при повороте вокруг оси вращения. Шарнир Гука (KEYOPT(l) = 7).

В качестве значения ТВОРТ используются следующие:

- JNSA - нелинейная жесткость для всех компонентов относительного перемещения, не имеющих приложенных ограничений;

- JNS4 - нелинейная жесткость только для компонента относительного перемещения ROTX;

- JNS6 - нелинейная жесткость только для компонента относительного перемещения ROTZ.

Нелинейное демпфирование

Шарнир цилиндрический (KEYOPT(l) - 6).

В качестве значения ТВОРТ используются следующие:

- JNDA или JND4 - нелинейное демпфирование при повороте вокруг оси вращения.

Шарнир Гука (KEYOPT(l) = 7).

В качестве значения ТВ ОРТ используются следующие:

- JNDA - нелинейное демпфирование для всех компонентов относительного перемещения, не имеющих приложенных ограничений;

- JND4 - нелинейное демпфирование только для компонента относительного перемещения ROTX;

- JND6 - нелинейное демпфирование, нелинейная жесткость только для компонента относительного перемещения ROTZ.

Нагрузки, приложенные к поверхности - нет. Объемные нагрузки:

- Т(1),Т(1)приКЕУОРТ(1) = 0или 1;

- приКЕУОРТ(1)>2нет.

Нагрузки, прикладываемые к элементу:

Повороты:

- ROTXnpnKEYOPT(l) = 6;

- ROTX, ROTZ при KEYOPT( 1) = 7.

Моменты:

- МХприКЕУОРТ(1) = 6;

- MX, MZ при KEYOPT(l) = 7. Объемные нагрузки:

- большие перемещения (при всех значениях KEYOPT(l));

- рождение и смерть (только при KEYOPT(l) = 0 или 1).

KEYOPT(l) - признак типа элемента:

- О - жесткий стержень (и по умолчанию);

- 1 - жесткая балка;

- 3 - элемент ползуна;

- 5 - элемент сферического шарнира;

- 6 - элемент цилиндрического шарнира;

- 7 - элемент шарнира Гука.

KEYOPT(2) - признак размерности элемента:

- О - трехмерный (3D) элемент (и по умолчанию);

- 1 - двухмерный (2D) элемент.

Расчетные данные элемента

Расчетные данные, связанные с элементом, делятся на два вида:

- узловые объекты, такие как узловые перемещения, включены в полное узловое решение;

- дополнительные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.79. Таблица 2.79. Описание расчетных данных элемента МРС184

Объект Определение.

Элемент стержня или балки (KEYOPT( 1) = О или 1)

EL Номер элемента

NODES Номера узлов элемента - I и J

MAT Номер материала

TEMP Температура в узлах I и J

FX Осевое усилие

MY, MZ Изгибающие моменты

SPY, Z Поперечные усилия в сечении

MX Крутящий момент

Элемент ползуна (KEYOPTf 1) = 3)

EL Номер элемента

NODES Номера узлов элемента - I, J, К

FY Усилие в связи 1

FZ Усилие в связи 2

Элемент сферического шарнира (KEYOPT( 1) = 5)

EL Номер элемента

NODES Номера узлов элемента - I и J

Таблица 2.79. Описание расчетных данных элемента МРС184 (продолжение)

Объект Определение

FX Усилие в связи

FY Усилие в связи

FZ Усилие в связи

Элемент цилиндрического шарнира (KEYOPT(l) = в)

EL Номер элемента

NODES Номера узлов элемента - I и J

FX Усилие в связи

FY Усилие в связи

FZ Усилие в связи

MY Момент в связи

MZ Момент в связи

CSTOP Усилие в связи при наличии остановки

CLOCK Усилие в связи при наличии запирания

CSST Состояние условия остановки

CLST Состояние условия запирания

jrp Относительное расположение связи

JCR Собственный поворот шарнира

JEF Упругое усилие в шарнире

JDF Усилие демпфирования в шарнире

JFF Усилие трения в связи

r JRU Относительный поворот связи

JRV Относительная скорость в связи

JRA Относительное ускорение в связи

JTEMP Средняя температура в элементе Элемент шарнира Гука (KEYOPT( 1) = 7)

EL Номер элемента

NODES Номера узлов элемента - I и J

FX Усилие в связи в направлении оси X

FY Усилие в связи в направлении оси Y

FZ Усилие в связи в направлении оси Z

MY Момент в связи

CSTOP4 Усилие в связи при наличии остановки в направлении степени свободы 4

CSTOP6 Усилие в связи при наличии остановки в направлении степени свободы 6

CLOCK4 Усилие в связи при наличии запирания в направлении степени свободы 4

CLOCK6 . Усилие в связи при наличии запирания в направлении степени свободы 6

CSST4 Состояние остановки в направлении степени свободы 4

CLST4 Состояние запирания в направлении степени свободы 4

CSST6 Состояние остановки в направлении степени свободы 6

CLST6 Состояние запирания в направлении степени свободы 6

JRP4 Относительное расположение связи в степени свободы 4

JRP6 Относительное расположение связи в степени свободы 6

JCR4 Собственный поворот по степени свободы 4

JCR6 Собственный поворот по степени свободы 6

JEF4 Упругое усилие в связи в направлении степени свободы -4

JEF6 Упругое усилие в связи в направлении степени свободы -6

JDF4 Усилие демпфирования в связи в направлении степени свободы -4

JDF6 Усилие демпфирования в связи в направлении степени свободы -6

JFF4 Усилие трения в связи в направлении степени свободы -4

JFF6 Усилие трения в связи в направлении степени свободы -6

JRU4 Относительный поворот в связи в направлении степени свободы -4

JRU6 Относительный поворот в связи в направлении степени свободы -6

JRV4 Относительная скорость в связи в направлении степени свободы -4

JRV6 Относительная скорость в связи в направлении степени свободы -6

JRA4 Относительное ускорение в связи в направлении степени свободы -4

JRA6 Относительное ускорение в связи в направлении степени свободы -6

JTEMP Средняя температура в элементе

2.10.80. SOLID 185 - трехмерный (3D) элемент объемного НДС с восемью узлами

Описание элемента

Элемент SOLID185 используется для трехмерного (3D) моделирования объемных конструкций. Элемент определяется узлами, имеющими три степени свободы в каждом узле: перемещения в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат. Элемент имеет свойства пластичности, гиперупругости, изменения жесткости при приложении нагрузок, ползучести, больших перемещений и больших деформаций; смешанную формулировку для расчета почти несжимаемых упругопластических материалов и полностью несжимаемых гиперупругих материалов.

Аналогичным элементом II порядка является элемент SOLID186. Исходные данные элемента

Геометрия элемента и расположение узлов элемента показаны на рис. 2.80. Элемент определяется восемью узлами и свойствами ортотропного материала. Направления осей ортотропного материала соответствуют направлениям системы координат элемента. По умолчанию система координат элемента соответствует глобальной системе координат. Система координат элемента может быть указана командой ESYS, которая определяет направления осей координат для свойств ортотропного материала.

Признак KEYOPT(6) - 1 указывает использование смешанной формулировки.

Команда ESYS может использоваться для указания ориентации свойств материала и расчетных деформаций и напряжений. Команда R.SYS может использоваться для указания расчета объектов в системе координат материала или в гло

бальной системе координат. При использовании гиперупругих материалов вывод напряжений и деформаций всегда проводится в глобальной декартовой системе координат, вне зависимости от систем координат материала и элементов.

Список исходных данных элемента

Узлы-IJ, К, L, М, N, О, Р.

Степени свободы - UX, UY, UZ. Геометрические характеристики:

- при KEYOPT(2) = 0 - нет;

- HGSTF - контрольный множитель крутки, необходимый только при KEYOPT(2) = 1. Допустимыми значениями данной геометрической характеристики являются любые положительные числа; по умолчанию применяется значение 1.0. Если указывается 0.0, автоматически назначается 1.0.

Свойства материала - EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (или NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (или СТЕХ, CTEY, CTEZ или THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP.

Нагрузки, прикладываемые к поверхности элемента:

- давление - на грани 1 (J-I-L-K), грани 2 (I-J-N-M), грани 3 (J-K-O-N), грани 4 (K-L-P-0), грани 5 (L-I-M-P), грани 6 (M-N-0-P).

Объемные нагрузки:

- температуры - T(I), T(J), Т(К), T(L), Т(М), T(N), Т(О), Т(Р). Специальные возможности:

- пластичность;

- гиперупругость;

- вязкоупругость;

- вязкопластичность;

- ползучесть;

- увеличение жесткости при наличии нагрузок;

- большие перемещения;

- большие деформации;

- импорт начальных напряжений;

- рождение и смерть;

- автоматический выбор технологии элемента.

Поддерживаются следующие типы таблиц данных (используемых для указания моделей материала), связанные с командой ТВ: ANEL, BISO, MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, СНАВОСНЕ, HILL, RATE, CREEP, HYPER, PRONY, SHIFT, CAST, SMA и USER.

KEYOPT(2) - признак технологии элемента:

- 0 - полный метод интегрирования с В-сеточным методом;

- 1 - равномерное редуцированное интегрирование с контролем искажения формы;

- 2 - расширенная формулировка деформаций;

- 3 - упрощенная расширенная формулировка деформаций.

KEYOPT(6) - признак формулировки элемента:

- О - используется чистая формулировка для перемещений (и по умолчанию);

- 1 - используется смешанная и-Р формулировка.

KEYOPT(IO) - признак опции использования ввода начальных напряжений при помощи специальной подпрограммы:

- О - подпрограмма пользователя для указания начальных напряжений не используется (и по умолчанию);

- 1 - ввод начальных напряжений проводится при помощи подпрограммы пользователя USTRESS (информацию о подпрограммах пользователя см. в Руководстве по объектам, программируемым пользователем ).

Технология формирования элемента

Элемент SOLID185 использует В-метод (также именуемый селективным методом редуцированного интегрирования), метод равномерного редуцированного интегрирования, или метод расширенной формулировки деформаций, как указано ниже.

- В-метод (селективный метод редуцированного интегрирования). Данный метод помогает предотвращать объемное запирание в почти несжимаемых моделях. Подобная опция заменяет объемные деформации в точках интегрирования Гаусса средней объемной деформацией по элементу. Этот метод не может предотвратить любое сдвиговое запирание в задачах с доминированием изгиба. В похожих случаях для элемента следует использовать расширенную формулировку деформаций. Если деформирование в форме изгиба не является доминирующим, рекомендуется применение расширенной формулировки деформаций.

- Метод равномерного редуцированного интегрирования. Данный метод также помогает предотвращать объемное запирание в почти несжимаемых моделях. Поскольку этот метод использует только одну точку интегрирования, он более эффективен, чем В-метод (селективный метод редуцированного интегрирования). Однако искусственная энергия, введенная для контроля искажения формы элемента, может неблагоприятно повлиять на точность решения.

При использовании данной опции следует проверять точность результатов путем сравнения полной энергии (метка SENE команды ETABLE) и искусственной (метка AENE команды ETABLE), введенной контролем искажения формы. Если отношение искусственной энергии к полной менее 5%, результат является приемлемым. Если отношение искусственной энергии к полной превосходит 5%, следует улучшать сетку. Полная и искусственная энергии могут также быть проверены при помощи команды OUTPR,VENG в ходе проведения вычислений.

- Расширенная формулировка деформаций. Предотвращает сдвиговое запирание в задачах с преобладанием изгиба и объемное запирание в почти несжимаемых моделях. Формулировка включает тринадцать внутренних степеней свободы (к которым пользователь комплекса ANSYS доступа не имеет). Если смешанная и-Р формулировка используется совместно с расширенной формулировкой деформаций, для преодоления объемного запирания используются только девять степеней свобод. Все внутренние степени свобод вводятся автоматически на уровне элемента и являются конденсированными.

В связи с дополнительными внутренними степенями свобод и статической конденсацией данная опция менее эффективна, чем В-метод, или опция равномерного редуцированного интегрирования.

- Упрощенная расширенная формулировка деформаций. Предотвращает сдвиговое запирание в задачах с преобладанием изгиба. Является специальным случаем расширенной формулировки деформаций и всегда включает девять внутренних степеней свободы (к которым пользователь комплекса ANSYS доступа не имеет). Поскольку для преодоления объемного запирания никаких внутренних степеней свобод нет, эта формулировка не должна использоваться для почти несжимаемого материала, за исключением случаев использования смешанной и-Р формулировки. При использовании смешанной и-Р формулировки упрощенная расширенная формулировка деформаций обеспечивает те же результаты, что и расширенная. Все внутренние степени свобод вводятся автоматически на уровне элемента и являются конденсированными.

В связи с дополнительными внутренними степенями свобод и статической конденсацией данная опция менее эффективна, чем В-метод, или опция равномерного редуцированного интегрирования, но более эффективна, чем опция равномерного редуцированного интегрирования, в связи с использованием меньшего количества внутренних степеней свобод.

Расчетные данные элемента

, Расчетные данные, связанные с элементом, делятся на два вида:

- узловые>объекты, такие как узловые перемещения, включены в полное узловое решение;

- дополнительные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.80.

Таблица 2.80. Описание расчетных данных элемента SOLID 185

2.10.81. SOLID186 - трехмерный (3D) элемент объемного НДС с двадцатью узлами

Описание элемента

Элемент SOLID18G является трехмерным (3D) квадратичным элементом задач МДТТ с двадцатью узлами. Элемент SOLID186 имеет квадратичное представление перемещений и в состоянии использовать нерегулярную форму сетки (например, создаваемых на основе моделей, импортированных из различных комплексов CAD).

Элемент определяется двадцатью узлами, имеющими три степени свободы в каждом узле: перемещения в. направлении осей X, Y и Z узловой системы координат. Элемент может иметь произвольную ориентацию в пространстве. Элемент SOLID 186 имеет свойства пластичности, гиперупругости, ползучести, изменения жесткости при приложении нагрузок, больших перемещений и больших деформаций; смешанную формулировку для расчета почти несжимаемых упруго-пластических материалов и полностью несжимаемых гиперупругих материалов. Для контроля вывода данных имеются специальные опции.

Исходные данные элемента

M,N, О, Р, U.V, W, X

Ti К' L S

Опция тетраэдра

М. N. О, Р, U, V, W. X А

О -j

Опция призмы

Рис. 2.81. Гсометрия элемента SOLID 186

мы также показаны на рис. 2.81. Аналогичным элементом тетраэдра с десятью узлами является элемент SOLID187.

Помимо узлов, элемент определяется свойствами анизотропного материала. Направления осей анизотропного материала соответствуют направлениям системы координат элемента.

Команда ESYS может использоваться для указания Ориентации свойств материала и расчетных'деформаций и напряжений. Команда RSYS может использоваться для указания расчета объектов в системе координат материала или-в глобальной системе координат. При использовании гиперупругих материалов вывод напряжений и деформаций всегда проводится в глобальной декартовой системе координат, вне зависимости от систем координат материала и элементов.

Признак KEYOPT(6) - 1 указывает использование смешанной формулировки.

Список исходных данных элемента

Узлы - I, J, К, L, М, N, О, Р, Q, R, S, Т, U, V, W, X, Y, Z, Д В. Степени свободы - UX, UY, UZ. Геометрические характеристики - нет.

Свойства материала - EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (или NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (или СТЕХ, CTEY, CTEZ или THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP.

Нагрузки, прикладываемые к поверхности элемента:

- давление - на грани 1 (J-I-L-K), грани 2 (I-J-N-M), грани 3 (J-K-0-N), грани 4 (K-L-P-O), грани 5 (L-I-M-P), грани 6 (M-N-O-P).

Объемные нагрузки:

- температуры - T(I), T(J),T(K), T(L), Т(М), T(N), Т(О), Т(Р), T(Q), T(R), T(S), Т(Т), T(U), T(V), T(W), T(X), T(Y), T(Z), T(A), T(B).

Специальные возможности:

- пластичность;

- гиперупругость;

- вязкоупругость;

- вязкопластичность;

- ползучесть;

- увеличение жесткости при наличии нагрузок; . - большие перемещения;

- большие деформации;

- импорт начальных напряжений;

- рождение и смерть;

- автоматический выбор технологии элемента.

Поддерживаются следующие типы таблиц данных (используемых для указания моделей материала), связанные с командой ТВ: ANEL, BISO, MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, СНАВОСНЕ, HILL, RATE, CREEP, HYPER, PRONY, SHIFT, CAST, SMA и USER.

KEYOPT(2) - признак технологии элемента:

- 0 - полный метод интегрирования с В-сеточным методом;

- 1 - равномерное редуцированное интегрирование с контролем искажения формы;

- 2 - расширенная формулировка деформаций;

- 3 - упрощенная расширенная формулировка деформаций.

KEYOPT(6) - признак формулировки элемента:

- 0 - используется чистая формулировка для перемещений (и по умолчанию);

- 1 - используется смешанная и-Р формулировка.

KEYOPT(IO) - признак опции использования ввода начальных напряжений при помощи специальной подпрограммы:

- 0 - подпрограмма пользователя для указания начальных напряжений не используется (и по умолчанию);

- 1 - ввод начальных напряжений проводится при помощи подпрограммы пользователя USTRESS (информацию о подпрограммах пользователя см. в Руководстве по объектам, программируемым пользователем ).

Технология формирования элемента

Элемент SOLID185 использует метод равномерного редуцированного интегрирования или метод полного интегрирования, как указано ниже.

- Метод равномерного редуцированного интегрирования. Данный метод помогает предотвращать объемное запирание в почти несжимаемых моделях. Однако если в каждом направлении модели элементы уложены менее чем в два слоя, возможно чрезмерное искажение формы элемента.

- Метод полного интегрирования. Метод полного интегрирования не вызы- вает чрезмерного искажения формы (перекручивания) элемента, но для почти несжимаемых моделей может вызывать объемное запирание. Этот метод используется, главным образом, в несложных линейных задачах, или когда модель имеет только один слой элементов в каждом направлении.