Рис. 2.89. Геометрия элемента INTER 194

ность определяется узлами I, J, К, L, Q, R, S, Т; верхняя поверхность определяется узлами М, N, О, Р, U, V, W, X. Как показано выше, связность элемента определяется последовательностью узлов I, J, К, L, М, N, О, Р, Q, R, S, Т, U, V, W, X. Элемент может вырождаться в клиновидный (призматический) элемент, в котором совпадают узлы K=L=S и 0=P=W.

В вырожденном элементе для численного интегрирования используются три точки интегрирования. Вырожденный элемент может использоваться совместно с объемными элементами с десятью узлами в форме тетраэдров типа SOLID92 и SOLID187. Пропуск (удаление) любых или всех промежуточных узлов Q, R, S, Т, U, V, W, X не допускается.

Список исходных данных элемента

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

Свойства материала - DAMP, ALPX (или СТЕХ или THSX). Объемные нагрузки:

- температуры - T(I), T(J), Т(К), T(L) Т(М), T(N), Т(О), Т(Р), T(QJ, T(R), T(S), Т(Т), T(U), T(V), T(W), T(X).

Специальные возможности:

- материал уплотнения, связанный командой ТВ,GAS КЕТ. KEYOPT(2) - признак деформации в элементе:

- 0 - деформация только в направлении толщины;

- 1 - деформация в направлении толщины и поперечная сдвиговая.

Расчетные данные элемента

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

Таблица 2.89. Описание расчетных данных элемента INTER194 Объект Определение

NODES МАТ TEMP

GKS:X, OeTxZ) GKDjtffxY, XZ) GKDI:X, (XX XZ) gKTH*, (XY, XZ)

Номер элемента

Последовательность связности узлов - I, J, К, L, М, N, О, Р, Q, R, S, Т, U, V, W, X Нбмер материала

Температуры T(l), 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)

Напряжение (а равно давление в уплотнении) Полная герметизация Полная неупругая герметизация

Температурная герметизация

2.70.90. INTER 195 - трехмерный (3D) элемент взаимодействия (уплотнения) с восемью узлами

Описание элемента

Элемент INTER194 является трехмерным (3D) линейным элементом взаимодействия с восемью узлами, используемым для трехмерного (3D) моделирования сборочных единиц. При связывании с трехмерными (3D) линейными элементами задач МДТТ (SOLID45, SOLID46, HYPER58, SOLID62, SOLID64, SOLID65, HYPER86, и SOLID185) элемент INTER195 используется для моделирования соединений с уплотнениями. Элемент определяется восемью узлами, имеющими три степени свободы в каждом узле: перемещениями в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат.

Исходные данные элемента

Геометрия элемента, расположение узлов, связность и узловые системы координат показаны на рис. 2.90. Геометрия элемента определена восемью узлами, которые формируют нижнюю и верхнюю поверхности элемента. Нижняя поверхность

Р

определяется узлами I, J, К, L; верхняя - узлами М, N, О, Р. Как показано выше, связность элемента определяется последовательностью узлов I, J, К, L, М, N, О, Р.

Список исходных данных элемента

Узлы-IJ, К, L, М, N, О, Р.

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

Свойства материала - DAMP, ALPX (или СТЕХ или THSX). Объемные нагрузки:

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

- материал уплотнения, связанный командой ТВ,GASKET. KEYOPT(2) - признак деформации в элементе:

- 0 - деформация только в направлении толщины;

- 1 - деформация в направлении толщины и поперечная сдвиговая.

Расчетные данные элемента

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

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

- дополнительные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.90.

2.70.97. MESH200-

элемент грани в сетке

Описание элемента

Элемент MESH200 является вспомогательным элементом создания сеток, не влияющим на результаты расчета. Данный элемент может использоваться для операций следующих типов:

- многошаговые операции построения сеток, такие как вытягивание, которые требуют использования сетки низшей размерности для последующего построения сетки более высокой размерности;

- построение сеток на линиях в двухмерном (2D) или трехмерном (3D) пространствах, с наличием промежуточных узлов или без таковых;

- построение сеток наВерхностях или в объеме в трехмерном (3D) пространстве из элеме!гшвГ имеющих форму треугольников, четырехугольников, тетраэдров шш гтасаэдров, с наличием промежуточных узлов или без таковых;

- времешгое сохранение элементов, для которых физический смысл расчета неуказан.

Япемент MESH200 может использоваться в совокупности с любыми другими пами элементов комплекса ANSYS. После использования данных элементов их

KEYOPT(1) = 0 2-D линия с 2 узлами

KEYOPT(1) = 0 2-Р линия с 3 узлами

KEYOPT(1) = 2

3-D линия с 2 узлами

KEYOPT(1) = 4 3-D треугольник с 3 узлами

KEYOPT(1) = 3 3-D линия с 3 узлами

J KEYOPT(1) = 5

3-D треугольник с 6 узлами

KEYOPT(1) = 6 KEYOPT(1) = 7 М

3-D четырехугольник с 4 узлами 3-D четырехугольник с 8 узлами

KEYOPT(1) = 8 тетраэдр с 4 узлами

KEYOPT(1)= 10 гексаэдр с 8 узлами

KEYOPT(1) = 9 тетраэдр с 10 узлами

Q У R

KEYOPT(1)=11 гексаэдр с 20 узлами

можно удалять или сохранять. Наличие подобных элементов на результаты расчета не влияет.

Элементы MESH200 могут быть изменены на элементы других типов при помощи команды EMODIF.

Исходные данные элемента

Допустимая геометрическая форма и расположение узлов показаны на piicSil. Элемент определен двумя-двадцатью узлами. Элемент не имеет никаких степеЧ, ней свободы, свойств материала, геометрических характеристик или нагрузок.

Список исходных данных элемента

- I, J при KEYOPT (1) = 0, двухмерная (2D) линия с двумя узлами;

- I, J, К при KEYOPT (1) = 1, двухмерная (2D) линия с тремя узлами;

- I, J при KEYOPT (1) = 2, трехмерная (3D) линия с двумя узлами;

- I, J, К при KEYOPT (1) = 3, трехмерная (3D) линия с тремя узлами;

- I, J, К при KEYOPT (1) = 4, трехмерный (3D) треугольник с тремя узлами;

- I, J, К, L, М, N при KEYOPT (1) = 5, трехмерный (3D) треугольник с шестью узлами;

- I, J, К, L при KEYOPT (1) = 6, трехмерный (3D) четырехугольник с четырьмя узлами;

- I, J, К, L, М, N, О, Р при KEYOPT (1) = 7, трехмерный (3D) четырехугольник с восемью узлами;

- I, J, К, L при KEYOPT (1) = 8, тетраэдр с четырьмя узлами;

- I, J, К, L, М, N, О, Р, Q, R при KEYOPT (1) = 9, тетраэдр с десятью узлами;

- I, J, К, L, М, N, О, Р при KEYOPT (1) = 10, гексаэдр с восемью узлами;

- I, J, К, L, М, N, О, Р, Q, R, S, Т, U, V, W, X, Y, Z, Д В при KEYOPT (1) - 11, гексаэдр с двадцатью узлами.

Степени свобод - нет. Геометрические характеристики - нет. Свойства материала - нет.

Нагрузки, распределенные на поверхности - нет.

Объемные нагрузки - нет.

Специальные возможности - нет.

KEYOPT(l) - признак вида элемента и числа узлов:

- 0 - двухмерная (2D) линия с двумя узлами;

- 1 - двухмерная (2D) линия с тремя узлами;

- 2 - трехмерная (3D) линия с двумя узлами;

- 3 - трехмерная (3D) линия с тремя узлами;

- 4 - трехмерный (3D) треугольник с тремя узлами;

- 5 - трехмерный (3D) треугольник с шестью узлами;

- 6 - трехмерный (3D) четырехугольник с четырьмя узлами;

- 7 - трехмерный (3D) четырехугольник с восемью узлами;

- 8 - тетраэдр с четырьмя узлами;

- 9 - тетраэдр с десятью узлами;

- 10 - тетраэдр с десятью узлами;

- 11- гексаэдр с двадцатью узлами

K f?YOPT(2) - признак проверки формы элемента:

- 0 - проверка формы проводится (и по умолчанию);

- 1 - проверка формы для данного элемента не проводится.

Расчетные данные элемента

Данный элемент никаких расчетных данных не имеет.

2.70.92. FOLLW201 - элемент следящей нагрузки

Описание элемента

Элемент FOLLW201 является трехмерным (3D) элементом с одним узлом, накладываемым на существующий узел с физическими степенями свободы в форме поворотов. Элемент определяет внешние силы и моменты, которые отслеживают деформацию модели в нелинейных расчетах. Элемент FOLLW201 влияет на жесткость в геометрически нелинейных расчетах (команда NLGEOM.ON).

Элемент FOLLW201 накладывается на узел элемента оболочки или балки. Элемент имеет две грани (для использования командой SFE): грань 1 для указания значений усилий и грань 2 для указания значений моментов.

Исходные данные элемента

Геометрия элемента, расположение узлов и система координат элемента показаны на рис. 2.92. Элемент определяется единственным узлом. Узел имеет по три степени свободы осевых перемещений и поворотов. Элемент может быть создан только в узлах, связанных с элементами задач МДТТ, имеющими по три степени свободы осевых перемещений и поворотов в каждом узле. В любом ином случае при использовании элемента появится сингулярность.

Геометрические характеристики элемента указывают направления векторов усилий и моментов, а команда приложения усилий к элементу (SFE) указывает значения усилий и моментов.

Векторы, определенные геометрическими характеристиками, следуют за перемещениями модели при ее деформировании в геометрически нелинейном расчете.

За исключением эффектов следящих нагрузок, элемент не влияет на матрицу жесткости. По умолчанию эффекты жесткости следящих нагрузок включаются в геометрически нелинейный расчет. Влияние на жесткость обычно несиммет-

Рис. 2.92. Геометрия элемента FOLLW201

рично и может требовать использования опции применения несимметричной матрицы (команда NROPT.UNSYM).

Список исходных даннгих элемента

Узел -1.

Степени свобод - UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. Геометрические характеристики:

- FX - направление компоненты X вектора сосредоточенного усилия;

- FY - направление компоненты Y вектора сосредоточенного усилия;

- FZ - направление компоненты Z вектора сосредоточенного усилия;

- MX - направление компоненты X вектора момента;

- MY - направление компоненты Y вектора момента;

- MZ - направление компоненты Z вектора момента.

Свойства материала - нет.

Нагрузки, распределенные на поверхности:

- грань 1 (значение усилия);

- грань 2 (значение момента). Объемные нагрузки - нет. Специальные возможности:

- большие перемещения;

- рождение и смерть.

Признаки KEYOPT - нет. Расчетные данные элемента

В расчетные объекты для элемента входят измененные значения направляющих косинусов векторов усилий и моментов, содержащиеся в объектах SMISC. Иных расчетных данных нет.

2.10.93. SHELL208 - осесимметричная оболочка с конечными деформациями, имеющая два узла

Описание элемента

(емет SHELL208 пригоден для моделирования тонких и умеренно толстых осесимметричных оболочек, таких как нефтяные баки, трубы и башенные охладители. Элемент имеет два узла с тремя степенями свободы в каждом узле: перемещениями в направлении осей X и Y и поворотом вокруг оси Z. При помощи опции KEYOPT(3) = 2 можно добавить дополнительный внутренний узел. Элемент SHELL209 включает этот дополнительный узел по умолчанию. Элемент SHELL208 используется вместо элемента SHELL51 при исследовании задач с большими деформациями, сдвиговыми поперечными деформациями, гиперупругостью и наличием в модели слоев. Этот элемент предназначен для моделирования конечных деформаций в чисто осесимметричных моделях; поперечные касательные деформации считаются малыми.

Элемент SHELL208 может использоваться для моделей многослойных композитных оболочек или трехслойных конструкций.

Исходные данные элемента

Геометрия, расположение узлов и система координат элемента показаны на рис. 2.93. Элемент определяется двумя узлами. Направление X для свойств материала соответствует меридиональному направлению элемента оболочки. Ось Y направлена по толщине. Ось Z соответствует направлению и (то есть окружному). Формулировка элемента основана на логарифмических деформациях и определении истинных напряжений. Кинематика элемента учитывает конечные мембранные деформации (растяжение). Однако изменение кривизны элемента в приращениях предполагается малым.

KEYOPT(3) = 0 KEYOPT(3) = 2

Внутренний узел

Элемент может иметь переменную толщину. Толщина оболочки и некоторые общие свойства (например, материал и число точек интегрирования по толщине) указываются командами создания поперечного сечения (см. описание команд SECTYPE, SECDATA и SECCONTROLS). Команды создания поперечного сечения оболочек позволяют указывать поперечные сечения оболочки с одним и многими слоями. Для каждого слоя по толщине можно указывать число точек интегрирования (1, 3, 5, 7 или 9). Если используется только одна точка интегрирования, эта точка всегда располагается посередине между верхней и нижней поверхностями. При использовании трех и более точек интегрирования две точки располагаются, соответственно, на верхней и нижней поверхностях, а остальные точки равномерно распределены между этими двумя точками. По умолчанию для каждого слоя применяются три точки.

Признак KEYOPT (3) используется для включения или подавления внутренних узлов. При KEYOPT (3) = 2 элемент содержит дополнительный внутренний узел и использует интегрирования с двумя узлами. По умолчанию элемент использует схему интегрирования с одним узлом. Внутренние узлы для пользователей недоступны. Поэтому граничные условия и нагрузки в этих узлах не указываются.

Элемент SHELL208 включает эффекты поперечных касательных де рорма-ций. Поперечная сдвиговая жесткость Е11 может быть указана при помощи команды SECCONTROLS. Для однослойной оболочки, изготовленной из изотропного материала, поперечная сдвиговая жесткость по умолчанию равна kGh, где k = 5/6, G - модуль сдвига, h - толщина оболочки.

Элемент SHEILL208 может использовать линейно упругие, упругопластиче-ские, гиперупругие свойства материалов и свойство ползучести.

Значение признака KEYOPT(8) = 2 используется для сохранения результатов для элементов оболочек с одним или многими слоями. При использовании команды SHELL,MID обеспечивается доступ к этим расчетным значениям, а не к данным, осредненным для положений ТОР и BOTTOM. Данную опцию следует использовать при необходимости доступа к точным результатам на срединной поверхности (результатам мембраны) в расчетах, где усредненные результаты для положений ТОР и BOTTOM не являются правильными. Примерами учета напряжений и деформаций на срединной поверхности являются применение нелинейных свойств материала и результаты на срединных поверхностях, вычисляемые при комбинации форм с помощью операций извлечения квадратного корня в спектральных расчетах.

Значение признака KEYOPT(9) = 1 используется для чтения начальных значений толщины при помощи подпрограммы пользователя.

Список исходных данных элемента

Узлы - I, J.

Степени свобод - UX, UY, ROTZ. Геометрические характеристики - нет. Характеристики поперечного сечения - Ell, ADMSUA;

- ADMSUA - дополнительная масса на единицу поверхности.

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

Нагрузки, распределенные на поверхности:

- давления - грань 1 (I-J) (верх, в Направлении -N), грань 2 (I-J) (низ, в направлении +N)

Объемные нагрузки:

- температуры - Tl, Т2 (соответствуют узлам I и J) на верхней грани слоя 1 и ТЗ, Т4 (соотзетствуют узлам I и J) между слоями 1 и 2. Подобное правило действует для всех слоев, вплоть до температур на верхней грани слоя NL. Следовательно, для элементов с одним слоем используются четыре температуры.

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, BKIN, KINH, СНАВОСНЕ, HILL, RATE, CREEP, HYPER, PRONY, SHIFT, CAST и USER.

KEYOPT(3) - признак наличия внутреннего узла:

- О - внутренний узел отсутствует (и по умолчанию);

- 2 - внутренний узел имеется.

KEYOPT(8) - признак сохранения данных для слоев:

- О - сохраняются результаты для нижней грани нижнего слоя и верхней грани верхнего слоя (и по умолчанию);

- 1 - сохраняются данные позиций ТОР и BOTTOM для всех слоев;

- 2 - сохраняются данные позиций TOP, BOTTOM и MID для всех слоев.

Предупреждение. Объем сохраненных результатов может быть непредсказуемо велик.

KEYOPT(9) - признак опции толщины, указываемой пользователем:

- 0 - подпрограмма пользователя не применяется (и по умолчанию);