Средства интеллектуального установления размеров (SmartSizing) - средство определения размеров элементов при создании свободных сеток. SmartSizing позволяет операциям создания сетей построить приемлемую сетку в автоматическом режиме. Данная возможность реализуется командой SMRTSIZE и обеспечивает построение сеток с переменным размером элементов при применении как р-метода, так и h-метода расчетов.

При создании свободных сеток по умолчанию используются размеры, установленные командой DESIZE. Тем не менее при создании подобных сеток рекомендуется применение средств SmartSizing. При этом размеры элементов определяются установлением опции SmartSizing в положение ON .

При использовании средств SmartSizing рекомендуется предварительно определить настройки создания сети и затем создать сетку на всей модели целиком командами AMESH,ALL или VMESH,ALL, а не построением сетки последовательно на отдельных фрагментах модели. Последнее может приводить к неудовлетворительным результатам.

Команда DESIZE позволяет изменять такие значения по умолчанию, как минимальное и максимальное число элементов, создаваемых на линиях (для которых число элементов не указано в явном виде), максимальный угол, охватываемый ребрами элементов, строящихся на кривых линиях, а также минимальную и максимальную длины ребра элемента. Команда DESIZE (вызываемая из экранного меню последовательностью Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => -Global-Other) всегда используется для управления размерами элементов при построении регулярных сеток. Эта команда также может быть применена для задания размеров по умолчанию при построении свободных сеток. Однако вместо нее рекомендуется применение команды SMRTSIZE (то есть средств SmartSize).

Для больших моделей бывает желательно предварительно провести просмотр сетки, получаемой при текущих настройках команды DESIZE. Это можно сделать путем изображения разбивки линий на экране. При этом требуется предпринять следующие шаги:

- построение геометрической модели;

- выбор типа элемента;

- выбор требуемой формы элемента командой MSHAPE;

- выбор типа создаваемой сетки (свободного или регулярного) командой MSHKEY;

- вызов команды LESIZEIL (настройка разбивки линий на основе опций команды DESIZE);

- просмотр линий командой LPLQT.

Во многих случаях сеть, построенная с применением настроек по умолчанию, не соответствует запросам пользователя. В качестве примеров можно указать модели с концентраторами напряжений или особенностями. В подобных случаях следует предпринять ряд действий для улучшения сетки. Дополнительные средства контроля предоставляются следующими командами.

1. Указание размера элемента через длину ребра элемента или через число элементов на линии

Вызов из командной строки ESIZE

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => -Global-Size.

2. Указание размера элемента вблизи указанной точки

Вызов из командной строки RESIZE

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => -Keypoints-All KPs. Main Menu Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => - Keypoints-Picked KPs. Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => -Keypoints-Clr Size.

3. Указание числа элементов на указанной линии:

Вызов из командной строки LESIZE

Вызов из экранного меню:

Main Menu s Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => -Lines-All Lines.

Main Menu s Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => -Lines-Picked Lines.

Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls => -Lines-Clr Size.

Все установки размеров могут использоваться одновременно. Если применена более чем одна команда управления размерами элементов, установленные настройки могут конфликтовать между собой. Для устранения конфликтов существует иерархия настроек. В зависимости от того, применяется ли команда DESIZE или SMRTSIZE, иерархия настроек несколько меняется.

Операция создания свободной сетки к геометрической модели никаких специальных требований не предъявляет. Построение сетки возможно на основе любой геометрической модели.

Форма создаваемых элементов зависит тот того, происходит построение сетки на поверхности или в объеме. При создании сетки на поверхности нерегулярная сетка может состоять только из четырехугольников, только из треугольников или тех и других одновременно. На основе чаще обычно строится сетка из тетраэдров. Элементы пирамидальной формы обычно вводятся в модель для обеспечения перехода (см. выше).

Если выбранный тип элемента предполагает исключительно форму треугольника или тетраэдра (например, PLANE2 и SOLID92), комплекс использует в ходе построения сетки только эту форму. Однако если выбранный элемент имеет более чем одну форму (например, PLANE82 или SOLID95), таковая указывается следующей командой:

Вызов из командной строки MSHAPE

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Mesher Opts.

Указание типа сетки (свободная) производится следующей командой:

Вызов из командной строки MSHKEY.O

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Mesher Opts.

Для плоских и оболочечных элементов, создаваемых на поверхности и имеющих более одной формы, сетка смешанного вида (из треугольных и четырехугольных элементов) строится по умолчанию. Сеть, состоящая целиком из треугольников, создается последовательностью команд MSHAPE,1,2D и MSHKEY,0, но не рекомендуется при использовании КЭ I порядка.

Для построения свободной сетки на объемах следует выбирать типы элементов, исходно имеющих форму тетраэдра или допускающих такую форму (команды MSHAPE,1,3D и MSHKEY,0).

При создании свободных сеток размеры элементов определяются на основе текущих установок, произведенных посредством команд DESIZE, ESIZE, RESIZE и LESIZE. При использовании средств SmartSizing размеры элементов определяются на основе текущих установок, произведенных посредством команд SMRTSIZE, ESIZE, RESIZE и LESIZE. Эти средства вызываются из экранного меню следующим образом:

Main Menu => Preprocessor => MeshTool.

Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Size Cntrls.

Для построения регулярной сетки используются только четырехугольные или только треугольные КЭ для поверхностей и только гексаэдры для объемов. Регулярная сетка может быть построена лишь на регулярных поверхностях или объемах.

Для построения регулярных сеток используются текущие настройки, созданные с помощью команд DESIZE, ESIZE, RESIZE, LESIZE и AESIZE (вызывается из экранного меню Main Menu > Preprocessor > -Meshing-Size Cntrls > -Manu-alSize-option). Средства SmartSizing (команда SMRTSIZE) для построения регулярных сеток не применяются.

На поверхностях регулярная сетка строится только из четырехугольных или только из треугольных элементов.

Поверхность, на которой строится регулярная сетка, должна удовлетворять следующим условиям:

- должна быть ограничена тремя или четырьмя линиями (в том числе с учетом объединения линий);

- противоположные линии поверхности должны разделяться на равное число элементов или соответствовать одному из переходных образцов;

- если поверхность ограничена тремя линиями, число элементов на линиях должно быть четно и одинаково для всех линий;

- должна быть применена команда MSHREY,1; эта команда указывает, что будет строиться регулярная сетка, состоящая исключительно из четырехугольных или треугольных КЭ;

- при построении регулярной сетки из треугольных КЭ определяется вид ориентации элементов при помощи команды MSHPATTERN. Если эта команда не используется, вариант сетки выбирается комплексом самостоятельно. Подробнее см. ниже описание команды MSHPATTERN.

Для построения сетки на основе геометрической модели следует применять операции, соответствующие типу геометрического объекта. Сетки могут строиться на основе точек, линий, поверхностей и объемов путем применения описанных ниже команд, вызываемых из командного окна или экранного меню.

Команда создания точечных элементов (типа MASS21) в точках:

Вызов из командной строки KMESH

Вызов из экранного меню:

Main Menu s Preprocessors -Meshing-Mesh s Keypoints.

Команда создания стержневых и балочных элементов (типа LINK31) на линиях:

Вызов из командной строки LMESH

Вызов из экранного меню:

Main Menu s Preprocessors -Meshing-Mesh s Lines.

Дополнительно см. раздел Создание балочных элементов с ориентационны-ми узлами .

Команда создания плоских КЭ и КЭ оболочек (типа PLANE82) на поверхностях:

Вызов из командной строки AMESH или АМАР

Вызов из экранного меню:

Main Menu s Preprocessors -Meshing-Mesh s -Areas-Mapped s 3 or 4 sided. Main Menu s Preprocessors -Meshing-Mesh s -Areas-Free. Main Menu s Preprocessor s -Meshing-Mesh s -Areas-Target Surf. Main Menu s Preprocessors -Meshing-Mesh s - Areas-Mapped s By Corners. Команда создания объемных элементов (типа SOLID90) в объемах:

Вызов из командной строки VMESH

Вызов из экранного меню:

Main Menu s Preprocessor s -Meshing-Mesh s -Volumes-Mapped s 4 to 6 sided.

Main Menu s Preprocessor s -Meshing-Mesh s -Volumes-Free. Команда создания элементов взаимодействия (например, INTER192) постоянной толщины на основе линий или поверхностей:

Вызов из командной строки IMESH

Вызов из экранного меню:

Main Menu s Preprocessor s Meshing s Mesh s Interface Mesh s 2D Interface. Main Menu s Preprocessor s Meshing s Mesh s Interface Mesh s 3D Interface.

Назначение ориентационной точки как атрибута линии для создания элементов аналогично назначению геометрических характеристик элемента или свойств материала. Ориентационная точка не зависит от линии, на которой создаются элементы. Ориентационные узлы элементов создаются автоматически при создании элементов и учитывают направление на ориентационную точку. Ориентационные точки требуются для создания элементов ВЕАМ4, ВЕАМ24, ВЕАМ44, ВЕАМ161, ВЕАМ188 и ВЕАМ189.

Команда указания ориентационных точек:

Вызов из командной строки LATT

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => -Attributes-Define => All Lines.

Main Menu => Preprocessor => -Attributes-Define => Picked Lines.

В ряде случаев может создаваться расчетная модель, состоящая из нескольких типов элементов разной размерности. Например, к таким расчетным моделям относятся подкрепленные оболочки или объемные сетки с мембранными элементами на поверхностях. Это производится путем применения команд KMESH, LMESH, AMESH и VMESH в любом порядке. Перед созданием элементов следует удостовериться в наличии предназначенных для них атрибутов.

Независимо от способа построения сеток (команда MOPT,VMESH,Value) на разном аппаратном обеспечении при использовании элементов - тетраэдров возможно получение разных сеток (команды VMESH, FVMESH). Поэтому при анализе результатов в отдельных узлах или элементах следует проявлять осторожность. Расположение этих объектов может изменяться, если модель, созданная на одном компьютере, далее подвергается расчету на другом.

После вызова команды создания сетки на экране появляется панель состояния Status ! В окне сообщается информация, посвященная текущему состоянию операции создания сетки и относительному количеству проведенных комплексом действий. Текст сообщений изменяется по ходу выполнения операции.

Внизу панели расположена кнопка STOP. Нажатие этой кнопки приведет к остановке операции создания сетки и уничтожению ее фрагментов, находящихся в стадии создания. Уже полностью созданные фрагменты сеток на объектах геометрической модели будут сохранены. Геометрическая модель и ранее созданные фрагменты сетки будут сохранены.

Панель состояния появляется только при использовании экранного меню. Панель Status появляется по умолчанию, но может быть отключена путем использования команды /UIS,ABORT,OFF. При использовании командной строки или командного файла прекращение операции создания сетки обеспечивается системной функцией прерывания (кнопки Ctrl-C или Ctrl-P).

Примечание. При использовании файла сохраненных команд (файла Jobna-me.LOG) для создания другой модели следует проявлять осторожность, поскольку в этом файле факт прерывания построения сетки не фиксируется и результат может оказаться непредсказуемым.

Неудачная форма созданных элементов может повлечь за собой получение неправильных расчетных результатов. Поэтому при создании элементов авто-

матически проводится процедура проверки формы элементов и пользователю сообщается соответствующая диагностическая информация. Существует ограниченное количество универсальных критериев, при помощи которых выявляются элементы неудачной формы. При этом элементы, форма которых может применяться при одном типе расчета, могут удовлетворять требованиям другого типа. Таким образом, критерии проверки формы являются несколько произвольными. Сам факт наличия предупреждений о форме элементов может не повлечь за собой ошибок при проведении расчета. С другой стороны, отсутствие предупреждений не гарантирует получения приемлемых расчетных результатов. Как и при применении МКЭ в целом, ответственность при принятии решения о допустимости элементов той или иной формы лежит на пользователе.

В версиях ANSYS, начиная с 5.6, предупреждения о форме элемента и невозможности создания элемента выводятся перед сохранением элемента в базе данных. В более ранних версиях контроль формы элемента проводился перед созданием элемента.

Если сетка практически удовлетворяет пользователя, но в некоторых зонах требуется больше элементов, имеется возможность улучшать сеть в окрестностях узлов (команда NREFINE), элементов (команда EREFINE), точек (команда KREFINE), линий (команда LREFINE) или поверхностей (команда AREFINE). Элементы, находящиеся вблизи выбранных объектов, будут разделены для создания новых элементов. При этом для управления процессом указываются следующие аргументы:

- степень изменения размеров элементов (отношение длины ребер создаваемых элементов к длине ребер исходных элементов);

- число слоев создаваемых элементов, отсчитываемое от исходного объекта вглубь сетки;

- действия, производимые после разделения первоначальных элементов (сглаживание и корректировка геометрии, только сглаживание, никаких действий);

- признак допустимости введения треугольных элементов в сетку, состоящую лишь из четырехугольных КЭ.

Локальное улучшение сетки проводится из экранного меню вызовом Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Modify Mesh => -Refine At- (тип объекта). Можно проводить усовершенствование сетки командой ESEL,ALL или из экранного меню: Main Menu => Preprocessor => -Meshing-Modify Mesh => -Refine At-All.

3.8. Прямая генерация узлов и элементов

Прямая генерация является приемом, в котором узлы и элементы модели создаются непосредственно. Несмотря на удобства, предоставляемые командами, позволяющими копировать, зеркально отражать, масштабировать и т. д. исходный набор узлов или элементов, прямая генерация требует обычно использования

информации, примерно в 10 раз большей, чем применяемой при использовании расчетных моделей, созданных на основе геометрических моделей.

Модель, собранная путем прямой генерации, определена исключительно своими узлами и элементами. Даже в условиях, когда операции создания узлов и элементов были достаточно разнообразными, ни один элемент не может быть создан ранее завершения создания его узлов.

Для создания узлов можно использовать любой из указанных ниже методов.

- Для создания индивидуальных узлов в действующей системе координат применяется указанная ниже команда:

Команда N

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Create => Nodes => In Active CS.

Main Menu => Preprocessor =ь> Create => Nodes => On Working Plane.

При использовании комплекса ANSYS в интерактивном режиме можно

указать приращение шага привязки к рабочей плоскости и использовать

команду N,P для создания узлов в графическом режиме (более подробную

информацию о рабочих плоскостях см. в разделе Использование рабочих

плоскостей ).

- Для создания узла в существующей точке применяется указанная ниже команда:

Команда NKPT

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Create => Nodes => On Keypoint.

- Для перемещения узла в точку пересечения поверхностей системы координат применяется указанная ниже команда:

Команда MOVE

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Move/Modify => To Intersect После создания начального набора узлов можно создавать дополнительные узлы путем применения любой из перечисленных ниже команд.

- Для создания узлов на линии, соединяющей два существующих узла, применяется указанная ниже команда:

Команда FILL

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => - Modeling - => Create => Nodes => Fill between Nds.

- Для создания дополнительного набора узлов на основе набора существующих узлов (копирование) применяется указанная ниже команда:

Команда NGEN

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => - Modeling - => Copy => - Nodes - => Copy.

- Для создания дополнительного набора узлов на основе набора существующих узлов (масштабирование) применяется указанная ниже команда:

Команда NSCALE Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Copy => Scale & Copy. Main Menu => Preprocessor => Move/Modify => Scale & Move. Main Menu => Preprocessor => Operate => Scale => Scale & Copy. Main Menu => Preprocessor => Operate => Scale => Scale & Move.

- Для создания узлов на линии II порядка (квадратичной), проходящей через три существующих узла, применяется указанная ниже команда:

Команда QUAD

Вызов из экранного меню:

Main Menu Preprocessor => - Modeling - => Create => Nodes => Quadratic Fill.

- Для зеркального отражения существующего набора узлов применяется указанная ниже команда:

Команда NSYM

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => - Modeling - => Reflect > Nodes.

- Для передачи набора узлов в другую систему координат применяется указанная ниже команда:

Команда TRANSFER Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Move/Modify => Transfer Coord => Nodes.

- Для создания узла в центре кривизны дуги, проходящей через существующие узлы, применяется указанная ниже команда:

Команда CENTER Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Create => Nodes => At Curvature Ctr. Существует возможность чтения файла, содержащего данные узлов. Эта возможность может быть использована для импорта текстовых (ASCII) данных, созданных иными генераторами сеток, программами класса CAD/ САМ или в ходе других сеансов работы с комплексом ANSYS. Также такой файл может создаваться для экспорта в иные программы (которые могут читать эти файлы, созданные комплексом ANSYS) или для использования в ходе других сеансов работы с комплексом ANSYS. Обычно в стандартном

сеансе работы с комплексом ANSYS чтения или записи узловых данных не требуется.

- Для указания диапазона узлов, которые требуется читать из файла с данными узлов, применяется указанная ниже команда:

Команда NRRANG Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Create => Nodes Read Node File.

- Для чтения узлов из файла применяется указанная ниже команда:

Команда NREAD

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Create => Nodes => Read Node File.

- Для записи узлов в файл применяется указанная ниже команда:

Команда NWRITE Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Create => Nodes => Write Node File. Создание элементов требует наличия следующих объектов:

1) минимальное число узлов, необходимое для формирования элемента определенного типа;

2) указание надлежащих атрибутов элемента.

Сборка таблиц атрибутов элементов проводится путем указанных ниже команд и команд работы с системами координат. Более подробную информацию о создании таблиц атрибутов элементов см. в главе Создание сети конечных элементов на основе геометрической модели .

- Для определения типа элемента из набора, имеющегося в библиотеке элементов, применяется указанная ниже команда:

Команда ЕТ

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Element Type => Add/Edit/Delete.

- Для определения геометрических характеристик элемента применяется указанная ниже команда:

Команда R

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Real Constants.

- Для определения линейных свойств материалов применяются указанные ниже команды:

Команды MP, MPDATA, МРТЕМР и т. о.

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Material Props => Material Models => (в соответствии с типом расчета).

- Для вызова таблиц данных (для нелинейных свойств материалов) применяются указанные ниже команды:

Команды ТВ, TBDATA и т. д.

Вызов из экранного меню:

Main Menu Preprocessor Material Props => Material Models => (в соответствии с типом расчета).

После создания аргументов в таблице атрибутов можно назначать различные указатели для элементов в таблице элементных атрибутов. Значения, соответствующие данным указателям, будут действовать в ходе создания элементов и будут использованы программой для передачи атрибутов из таблицы к элементам.

Для назначения указателя признака типа элемента (команда TYPE), указателя признака номера набора геометрических характеристик (команда REAL), указателя номера материала элементов (команда МАТ) или указателя номера системы координат элемента (команда ESYS) используются следующие команды (вызываемые из меню одной и той же последовательностью):

Команды TYPE, или REAL, или МАТ, или ESYS

Вызов из экранного меню:

Main Menu Preprocessor => Create => Elements => Elem Attributes. После создания необходимых узлов и назначения признаков элементов можно создавать собственно элементы. Путем использования описанной ниже команды можно создавать элементы по набору их узлов. Число узлов, требуемых для каждого элемента, и порядок, в котором они указываются, определяются типом элемента. Например, двухмерный балочный элемент ВЕАМЗ требует двух узлов (I и J), а элемент SOLID45, объемный трехмерный элемент, требует указания восьми узлов (I, J, К, L для одной грани и М, N, О, Р для противоположной грани). Порядок, в котором указываются узлы, определяет направление нормали. Подробности см. в разделе Контроль направления нормалей к граням и ориентации элементов главы Исправление модели . Для создания элементов применяется указанная ниже команда.

Команда Е

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Preprocessor => Create => Elements => - Auto Numbered-Thru Nodes.

Main Menu => Preprocessor => Create => Elements => - User Numbered-Thru Nodes.

При использовании интерактивного режима в случае вызова команды из меню можно использовать графическое указание узлов для создания элементов (узлы указываются мышью).