После выбора требуемых опций во вкладке Basic не следует обращаться к содержимому остальных вкладок, если не требуется менять содержащиеся в них настройки. После нажатия кнопки ОК в любой вкладке диалоговой панели настройки запоминаются в базе данных, диалоговая панель закрывается.

4.3.2. Вызов вычислений

Для вызова процедуры расчета используется следующая команда:

Команда вызова процедуры расчета SOLVE

Вызов из экранного меню:

Main Menu Solution Current LS или Run FLOTRAN.

Поскольку стадия расчета обычно требует большего количества компьютерных ресурсов, чем другие стадии исследования, ее лучше проводить в пакетном (фоновом) режиме, а не в диалоговом.

При решении информация записывается в выходной файл (Jobname.OUT) и в файл результатов. Если расчет проводится в интерактивном режиме, в качестве выходного файла воспринимается выходное (текстовое) окно. Вызов указанной ниже команды перед вызовом команды SOLVE способствует выводу дополнительной информации в специальный файл, а не в текстовое окно.

Команда вывода информации /OUTPUT Вызов из выпадающего меню:

Utility Menu File Switch Output to File или Output Window.

Данные, записанные в выходной файл, состоят из следующего:

- информация о суммарных нагрузках;

- масса на момент инерции модели;

- суммарная информация о типе расчета;

- информация о затраченном на проведение расчета процессорном (CPU) и астрономическом времени;

- данные, затребованные командой контроля выходных данных OUTPR или ее вызовом через меню.

При использовании интерактивного режима работы большинство выходных данных не выводится. Файлы результатов (.RST, .RTH, .RMG, или .RFL) содержат все данные, пригодные для просмотра в постпроцессоре, в бинарном виде.

Другим полезным файлом, создаваемым в ходе расчета, является Jobname.STAT, в котором записывается состояние расчета. Этот файл может использоваться для контроля расчета в ходе его выполнения. Обычно данный файл используется при нелинейных и переходных расчетах.

Команда SOLVE создает решение для указанного шага нагрузки и текущего времени в базе данных.

Для моделей небольшого размера с невысокой сложностью расчетов процедура получения решения вызывается в порядке, описанном выше в текущей главе. Однако для больших моделей, или для моделей, учитывающих сложные нели-

нейные эффекты, требуется дополнительная информация, которую следует получить до вызова процедуры собственно расчета. Например, может требоваться информация об ориентировочном времени расчета и используемом пространстве на диске. Кроме того, может потребоваться информация о размере требуемой оперативной памяти. Несмотря на то что точного метода для определения такой информации нет, можно использовать возможности модуля RUNSTAT.

Модуль RUNSTAT является отдельным рабочим модулем комплекса. Вход в него проводится вызовом команды /RUNSTAT (или из экранного меню: Main Menu => Run-Time Stats).

Средства модуля RUNSTAT выполняют оценку времени расчета и других данных на основе информации, имеющейся в базе данных. Поэтому все объекты расчетной модели (узлы, элементы и т. д.), нагрузки и опции расчета должны быть созданы или указаны до применения средств модуля RUNSTAT. Эти средства лучше использовать непосредственно перед вызовом расчета.

Для оценки времени выполнения расчета комплекс ANSYS требует такую информацию о производительности компьютера, как MIPS (число миллионов операций в секунду), MFLOP (число миллионов операций с плавающей запятой в секунду) и т. д. Чтобы получить эту информацию, следует использовать команду RSPEED (или из экранного меню: Main Menu => Run-Time Stats => System Settings).

Если такие характеристики компьютера неизвестны, следует вызвать макрос SETSPEED, который сам вызовет команду RSPEED.

Другой частью информации, необходимой для оценки полного времени расчета, является число итераций (или шагов нагрузки при расчетах линейных статических задач). Для получения этой информации применяется указанная ниже команда.

Команда RITER

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Run-Time Stats => Iter Setting.

Команда оценки времени выполнения расчета RTIMST

Вызов из экранного меню:

Main Menu => Run-Time Stats => Individual Stats.

На основе информации, предоставленной командами RSPEED и RITER, анализирующими данные модели, имеющейся в базе данных, команда RTIMST дает ориентировочное время выполнения расчета.

Команда RFILSZ оценивает размер файлов .ESAV, .EMAT, ..EROT, .TRI, .FULL, .RST, .RTH, .RMG и .RFL. Из меню команда RFILSZ вызывается одновременно с командой RTIMST. Оценка размеров файлов результатов основана на одном наборе результатов (то есть для одного промежуточного шага). Полученный размер файла результатов для получения полного размера следует умножить на ожидаемое число наборов результатов, записываемых в файл.

Команда RWFRNT (или из экранного меню: Main Menu => Run-Time Stats => Individual Stats) позволяет получить размер фронта (ширину матрицы жесткости) и оценить требования к памяти, необходимой для расчета. После этого

можно запрашивать требуемый размер рабочей памяти через соответствующие опции комплекса ANSYS. Команда RWFRNT автоматически перенумеровывает элементы, если эта процедура ранее не проводилась.

К остальным командам модуля RUNSTAT относится команда RSTAT, предоставляющая информацию о расчетной модели (то есть об узлах и элементах), RMEMRY, предоставляющая информацию о требуемой памяти и RALL (или из экранного меню: Main Menu => Run-Time Stats => All Statistics), которая объединяет в себе возможности команд RSTAT, RWFRNT, RTIMST и RMEMRY. Вызов всех этих команд (кроме RALL) производится из экранного меню в виде Main Menu => Run-Time Stats => Individual Stats.

4.4. Обзор постпроцессоров

После создания модели и получения решения требуется получение ответа на ряд принципиальных вопросов: о пригодности изделия для использования при действующих нагрузках, об уровне напряжений в определенной области, об изменении температуры в детали в зависимости от времени и т. д. Постпроцессоры комплекса ANSYS помогают отвечать на эти и иные вопросы.

Постпроцессор предназначен для просмотра результатов расчета. Просмотр результатов, возможно, является самым важным этапом выполнения задания, поскольку на данном этапе происходят определение влияния приложенных нагрузок на рассчитываемый объект, оценка адекватности сетки конечных элементов и т. д.

Для просмотра результатов применимы два постпроцессора: общий (основной) постпроцессор POST1 и постпроцессор просмотра результатов по времени POST26. Общий постпроцессор POST1 используется в целях просмотра результатов для указанного шага нагрузки и промежуточного шага (или для указанного момента времени или частоты) по всей модели. Например, при выполнении расчетов статических задач МДТТ можно просмотреть распределение напряжений для шага нагрузки № 3. Или при выполнении расчетов тепловых переходных процессов можно просмотреть распределение температур для момента времени 100 с.

Постпроцессор POST26 позволяет рассматривать изменение отдельного объекта результатов в определенных точках модели в зависимости от времени, частоты или иного аргумента. Например, при выполнении расчетов переходных магнитных процессов можно построить график зависимости вихревого тока от времени. Или при выполнении расчетов нелинейных задач МДТТ можно построить зависимость перемещения в узле от усилия.

Необходимо помнить, что постпроцессоры комплекса ANSYS являются только средствами просмотра результатов расчета. Для интерпретирования результатов необходимо применять навыки и квалификацию пользователя и иных лиц. Например, на изображении может оказаться, что напряжения в модели составляют 37 800 фунтов на кв. дюйм. Вывод о допустимости такого уровня напряжений в конструкции является прерогативой самого инженера.

Для указания процедуре проведения расчетов прямого требования о записи результатов в файл результатов при указанных интервалах вывода данных ис-

пользуется команда OUTRES. Имя файла результатов зависит от применяемой дисциплины (вида задачи):

- Jobname.RST при расчете задач МДТТ;

- Jobname.RTH при расчете тепловых задач;

- Jobname.RMG при расчете задач магнитных потоков;

- Jobname.RFL при расчете задач тепломассообмена, то есть при использовании модуля FLOTRAN.

При проведении расчетов в среде модуля FLOTRAN расширением файла является .RFL. Для расчетов иных потоков расширением является .RST или .RTH, в зависимости от наличия степеней свобод МДТТ. Использование различных идентификаторов файлов для различных дисциплин помогает проводить расчеты связанных задач, в которых результаты одного расчета используются в качестве нагрузок для других расчетов.

В ходе расчета вычисляются два вида результатов:

- первичные данные, состоящие из значений степеней свобод, вычисленных для каждого узла: перемещения при расчете задач МДТТ, температуры тепловых расчетов, магнитный потенциал магнитных расчетов и т. д. (см. ниже табл. 4.1 полного текста русской документации к комплексу ANSYS). Эти данные также именуются узловыми результатами;

- вторичные данные, являющиеся результатами, вычисленными на основе первичных данных, такие как напряжения и деформации при расчете задач МДТТ, тепловые градиенты и потоки тепловых расчетов, магнитные потоки магнитных расчетов и т. д. Эти данные обычно вычисляются для каждого элемента и могут демонстрироваться в следующих объектах: во всех узлах каждого элемента, во всех точках интегрирования каждого элемента или в центре тяжести каждого элемента. Вторичные данные также именуются элементными результатами, кроме случаев их усреднения в узлах. В подобных случаях они становятся узловыми результатами расчета.

4.5. Общий, или основной, постпроцессор (POST1)

Общий постпроцессор POST1 используется в целях просмотра результатов по всей модели или ее части, находящейся в активном наборе, при действии определенной комбинации нагрузок в указанный момент времени (или для указанной частоты). Постпроцессор POST1 включает большое количество возможностей, в пределах от простого графического отображения модели и вывода результатов в текстовом виде вплоть до более сложных действий, например комбинирования случаев нагружения.

Для входа в общий постпроцессор комплекса ANSYS применяется команда /POST1 (Main Menu => General Postproc).

Первым шагом использования постпроцессора POST1 является чтение результатов расчета из файла результатов в базу данных. Для этого данные модели

(узлы, элементы и т. п.) должны содержаться в базе данных. Если база данных не содержит требуемые данные, для чтения файла базы данных Jobname.DB следует применить команду RESUME (Utility Menu => File => Resume Jobname.db). База данных должна содержать ту же самую модель, для которой и проводился расчет, включая типы элементов, узлы, элементы, геометрические характеристики элементов, свойства материалов и узловые системы координат.

Команда SET (Main Menu => General Postproc ==> Read Results => datatype) производит чтение данных результатов для полной модели, из файла результатов в базу данных для указанного набора нагрузок, заменяя при этом любые данные, ранее содержавшиеся в базе данных. Информация о граничных условиях (закрепления и силовые нагрузки) при этом тоже читается, но только при условии применимости узловых нагрузок или нагрузок реакций; более подробную информацию см. в описании команды OUTRES. Если эти граничные условия недоступны (не применимы), граничные условия не могут просматриваться в графическом или текстовом формате. В данном случае читаются только закрепления и сосредоточенные усилия. Нагрузки, распределенные на поверхности и в объеме, не обновляются и сохраняют значения, назначенные при последнем указанном шаге нагрузки. Однако если нагрузки, распределенные на поверхности и в объеме, указывались при помощи табличных граничных условий, таковые соответствуют значениям, указанным для данного набора нагрузок. Условия нагружения идентифицируются по шагу нагрузки и промежуточному шагу или по времени (или частоте). Аргументы, указанные при помощи команды или пути, идентифицируют данные, которые читаются в базу данных. Например, команда SET,2,5 читает результаты для шага нагрузки 2 и промежуточного шага 5. Аналогично команда SET ,3.89 читает результаты для значения времени 3.89 (или частоты 3.89 в зависимости от применяемого типа расчета). Если указывается время, для которого результаты отсутствуют, комплекс выполняет для вычисления результатов линейную интерполяцию таковых.

По умолчанию максимальное число промежуточных шагов, сохраняемых в файле результатов (Jobname.RST), составляет 1000. Если число промежуточных шагов превосходит этот предел, для ввода данных тысячного шага нагрузки следует выпустить команду SET\Lstep,LAST. Для изменения ограничения применяется команда /CONFIG.

Команда SET в целях удобства имеет дополнительные значения аргументов:

- команда SET,FIRST читает результаты для первого промежуточного шага. Эквивалентом этой команды в GUI является вызов из экранного меню: Main Menu => General Postproc => Read Results => First Set;

- команда SET,NEXT читает результаты для следующего промежуточного шага. Эквивалентом этой команды в GUI является вызов из экранного меню: Main Menu => General Postproc => Read Results Next Set;

- команда SET,LAST читает результаты для последнего промежуточного шага. Эквивалентом этой команды в GUI является вызов из экранного меню: Main Menu => General Postproc => Read Results => Last Set;

- аргумент NSET команды SET (эквивалент этой команды в GUI вызывается из экранного меню Main Menu => General Postproc => Read Results => By

Set Number) читает данные, соответствующие номеру набора данных, не связанному с номерами шага нагрузки и промежуточного шага. Данная опция активно применяется при работе с результатами модуля FLOTRAN, поскольку в нем возможно получение нескольких наборов результатов с одинаковыми номерами шагов нагрузки и промежуточных шагов. Как следствие, для чтения результатов модуля FLOTRAN их требуется идентифицировать в соответствии с уникальным номером набора данных. Опция LIST команды SET (или из экранного меню: Main Menu General Postproc => List Results) позволяет провести просмотр наборов номеров данных в совокупности с соответствующими им номерами шагов нагрузки и промежуточных шагов. Для вызова требуемого набора данных его номер следует указывать в качестве аргумента NSETпри последующем вызове команды SET; - аргумент ANGLE команды SET определяет окружную координату при использовании гармонических элементов (при расчетах задач МДТТ - PLANE25, PLANE83 и SHELL61, при расчетах тепловых задач - PLANE75 и PLANE78).

Команда INRES, вызываемая в модуле POST1 (Main Menu General Postproc => Data & File Opts), является парной к команде OUTRES, вызываемой в модулях PREP7 и SOLUTION. Поскольку команда OUTRES управляет записью данных в базу данных и файл результатов, команда INRES указывает тип данных, считываемых из файла результатов для передачи в базу данных посредством команд SET, SUBSET и APPEND. Несмотря на то что в общем случае для просмотра результатов команда INRES не требуется, она ограничивает количество данных, считываемых из файла результатов и записываемых в базу данных. Как следствие, просмотр результатов может занимать меньше времени.

В случае чтения набора данных из файла результатов в базу данных только для части модели, находящейся в активном наборе, используется команда SUBSET (Main Menu => General Postproc => Read Results => By characteristic). Данные, которые не были указаны для передачи из файла результата при помощи команды INRES, будут отображаться как имеющие нулевые значения.

Действия команды SUBSET аналогичны действию команды SET, за исключением того, что результаты передаются только для части модели, находящейся в активном наборе. Например, если требуются только результаты, имеющиеся в объектах, расположенных на поверхности модели, следует оставить в активном наборе внешние узлы и элементы и далее использовать команду SUBSET для вызова результатов лишь для этих объектов, находящихся в активном наборе.

4.5.1. Просмотр результатов в модуле POST1

После сохранения требуемых результатов в базе данных их можно просматривать в графическом режиме или в виде текстовых таблиц.

Графическое отображение, вероятно, является самым эффективным способом просмотра результатов. В модуле POST1 имеются следующие возможности графического отображения:

- отображение в виде контуров;

- отображение деформированного состояния;

- отображение в векторном виде;

- отображение вдоль траектории;

- отображение реакций;

- отображение потоков.

Отображение в контурном виде демонстрирует изменение расчетного объекта (такого как напряжения, температуры, плотности м'агнитного потока и т. п.) в зависимости от зоны модели. Для отображения результатов в контурном виде применяются четыре команды.

Команда plnsol

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Plot Results => Contour Plot => Nodal Solu.

Команда plesol

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Plot Results => Contour Plot => Element Solu.

Команда pletab

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Plot Results => Contour Plot => Elem Table.

Команда plls

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Plot Results => Line Elem Res.

Команда plnsol производит контурные линии, являющиеся непрерывными на поверхности полной модели. Она может применяться для отображения как первичных, так и вторичных результатов. Вторичные результаты, обычно имеющие разрывы на гранях (ребрах) элементов, усредняются в узлах для создания отображаемых непрерывных контурных линий.

Если средства PowerGraphics применяются, можно управлять осреднением вторичных данных при помощи следующей команды:

Команда avres

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Options for Outp.

Вызов из выпадающего меню:

Utility Menu => List => Results => Options.

Любой способ вызова данной команды позволяет вызывать проведение осреднения результатов не границах элементов (или отсутствие такового) при наличии разницы материалов и (или) геометрических характеристик.

Команда plesol порождает контурные линии, являющиеся разрывными на границах элементов. Эта команда применяется в основном для просмотра вторичных данных расчета. Например:

- команда PLETAB отображает в контурном виде данные, сохраненные в базе данных. Аргумент Avglab команды PLETAB соответствует опции осреднения данных по.узлам (для непрерывных контуров) или отсутствия осреднения (по умолчанию, для разрывных контуров);

- команда PLLS отображает результаты, полученные для элементов, построенных на основе линий в контурном виде. Эта команда также требует сохранения данных в элементных таблицах. Этот тип отображения обычно используется для графиков поперечных усилий и моментов при расчете балок;

- команда PLLS строит график из прямых линий между значениями для узлов I и J элемента вне зависимости от действительного изменения расчетного результата по длине элемента. Для отражения графика относительно осей элементов можно применять отрицательный масштабный множитель.

Изображение деформированного состояния можно использовать при расчете задач МДТТ для просмотра искажения формы вследствие приложенных нагрузок. Для создания вида деформированной модели применяется следующая команда:

Команда PLDISP

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Plot Results => Deformed Shape.

Вызов из выпадающего меню:

Utility Menu => Plot => Results => Deformed Shape.

При отображении результатов в векторном виде используются стрелки, демонстрирующие на модели величину и направление векторных результатов. Примерами векторных результатов являются перемещения (U), повороты (ROT), магнитный векторный потенциал (А), плотность магнитного потока (В), поток тепла (TF), тепловой градиент (TG), скорость потока (V), главные напряжения (S) и т. п.

Отображение в векторном виде вызывается следующим образом:

Команда PLVECT

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Plot Results => Vector Plot => Predefined. Main Menu => General Postproc => Plot Results => Vector Plot => User-Defined. Для изменения длин стрелок применяется следующее:

Команда /VSCALE

Вызов из выпадающего меню:

Utility Menu => PlotCtrls => Style => Vector Arrow Scaling.

Отображение реакций аналогично отображению граничных условий и вызывается путем применения признаков RFOR или RMOM команды /РВС. Любое созданное далее изображение (производимое, например, командами NPLOT, EPLOT или PLDISP) будет включать символы сил реакции в узлах, в которых были определены ограничения степеней свобод (DOF). Сумма узловых реакций

для степеней свобод, включенных в уравнения ограничений, не включает сил, возникающих вследствие реализации уравнения. Подробности см. в Руководстве по объектам, программируемым пользователем .

Аналогично реакциям можно отображать узловые усилия путем применения признаков NFOR или NMOM команды /РВС (Utility Menu => PlotCtrls => Symbols). Эти объекты являются силами, действующими в узлах элементов. Сумма этих усилий для каждого узла обычно равна нулю, кроме случаев закрепленных узлов или узлов, к которым приложены нагрузки.

По умолчанию значение отображаемого усилия (или момента) соответствует общим усилиям (сумме компонентов статических, инерционных и обусловленных демпфированием). Команда FORCE (Main Menu => General Postproc => Options for Outp) позволяет разделить общие усилия на отдельные компоненты.

При использовании в модели элементов SOLID65 для определения степени растрескивания и (или) разрушения можно использовать команду PLCRACK (Main Menu => General Postproc => Plot Results => Crack/Crush). Появляющиеся при этом на экране малые окружности демонстрируют зону образования трещин, а малые восьмиугольники демонстрируют зону разрушения бетона. Символы образования трещин и разрушения видны при отображении результатов в векторной форме, без удаления скрытых поверхностей. Для определения такого вида отображения вызывается команда /DEVICE,VECTOR,ON (Utility Menu => PlotCtrls => Device Options).

Для просмотра в текстовой форме требуемых узловых результатов расчета (как первичных, так и вторичных) применяется следующее:

Команда PRNSOL Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => List Results => Nodal Solution.

Для просмотра результатов расчета для элементов, находящихся в активном наборе, применяется следующее:

Команда PRESOL Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => List Results => Element Solution.

Для просмотра результатов, связанных с элементами, построенными на основе линий, применяется опция ELEM команды PRESOL. Комплекс приводит все имеющиеся результаты для элементов, находящихся в активном наборе.

В модуле POST1 имеется несколько вариантов просмотра сил реакций и приложенных нагрузок. Команда PRRSOL (Main Menu => General Postproc => List Results => Reaction Solu) демонстрирует список сил реакций в закрепленных узлах, находящихся в активном наборе. Команда FORCE предназначена для указания демонстрируемых сил реакций: полных (и по умолчанию), статических, связанных с демпфированием, или инерционных. Команда PRNLD (Main Menu => General Postproc => List Results => Nodal Loads) демонстрирует значение суммы элементных узловых усилий для узлов, находящихся в активном наборе, за исключением равных нулю величин.

Просмотр списка сил реакций и приложенных нагрузок является удобным способом проверки равновесия. Проверка равновесия считается необходимой после проведения расчетов. Она означает, что сумма всех нагрузок в некотором направлении должна равняться сумме сил реакций в том же направлении. Если сумма сил реакций не соответствует ожидаемому значению, следует проверить значения приложенных усилий.

Наличие связи узлов и уравнений ограничений может вызвать фактическую или кажущуюся потерю равновесия. Фактическая потеря равновесия сил может произойти для неудачно указанных связей узлов или уравнений ограничений (что обычно является нежелательным). Наборы связанных узлов, созданные командой CPINTF, и уравнений ограничений, созданные командами CEINTF или CERIG, почти во всех случаях поддерживают фактическое равновесие. Уравнения ограничений также могут вызвать кажущуюся потерю равновесия, поскольку, как указано выше, силы реакции в закрепленных степенях свобод, принадлежащих уравнениям ограничений, не включают силу, порождаемую этим уравнением. Подобное влияет на реакцию в узле и на сумму всех сил реакций. Данное обстоятельство является основанием для того, чтобы степени свобод, участвующие в уравнениях ограничений, не подвергались закреплениям. Кроме того, сумма узловых усилий для степеней свобод, участвующих в уравнениях ограничений, не включает силу, порождаемую этим уравнением, что влияет на реакцию в узле и на сумму всех сил реакций. Отдельный список реакций, порождаемых уравнениями ограничений, может создаваться в ходе расчета пакетного задания (и может демонстрироваться командой OUTPR), но доступ к этим реакциям в модуле POST1 невозможен. Для большинства надлежащим образом созданных уравнений ограничений сумма реакций FX, FY и FZ должна быть равна нулю. Суммарные моменты не могут быть равными нулю, поскольку при должном определении моментов учитывается эффект распределения усилий. Другими случаями кажущейся потери равновесия являются: (а) применение оболочек с четырьмя узлами, у которых все узлы расположены не в одной плоскости, (б) элементы с упругим основанием и (в) несошедшиеся нелинейные расчеты.

Иной применяемой командой является FSUM. Команда FSUM вычисляет и демонстрирует сумму сил и моментов для совокупности узлов, находящихся в активном наборе.

Вызов из экранного меню:

Main Menu => General Postproc => Nodal Calcs => Total Force Sum.

4.6. Постпроцессор просмотра

результатов по времени (POST26)

Постпроцессор просмотра результатов по времени используется для просмотра результатов расчета в указанной точек (месте) модели в виде функции времени, частоты или некоторого иного расчетного параметра, зависящего от времени. В данном случае имеется возможность обработки результатов различными способами. Можно создавать графические изображения, диаграммы или наборы