Лабораторная работа № 6

Работа с суперэлементами в Ansys.

Решение суперэлементной задачи состоит из нескольких шагов(этапов).

1. Этап создания суперэлементов.

2. Этап использования.

3. Этап развертки.

На этапе создания происходит конденсация группы стандартных КЭ в один суперэлемент. Конденсация происходит путем определения набора Основных степеней свободы, которые, в основном, служат для определения связей с остальной моделью.

Для использования суперэлемента, Необходимо сделать созданный суперэлемент частью модели. Остальная модель может состоять из суперэлементов или стандартных КЭ. Решение, полученное на этапе использования, представляет собой сокращенное решение для суперэлементов(решение определенное в Основных степенях свободы), и полное решение для стандартных КЭ.

На этапе развертки, производится работ с сокращенным решением, полученным для суперэлемента. На основе этого решения, находится решение внутри суперэлемента.

Если в задаче используется несколько суперэлементов, то для каждого из них необходимо осуществлять развертку.

Особенности терминологии.

Не только в Ansys, но и в самом методе суперэлементов, есть два термина суперэлемент и подструктура, они очень часто употребляются в схожих контекстах, тем не менее между ними существуют различия:

Суперэлемент – конденсированная матрица жесткости нескольких стандартных КЭ.

Подструктура – Определенный набор стандартных КЭ, с приложенными нагрузками и определенными Основными степенями свободы, предназначенный для конденсации в суперэлемент.

Далее описывается решение суперэлементной задачи, которая включает в себя моделирование модели пластины, создание суперэлементов, их использование, а также просмотр результатов.

Постановка задачи.

Имеется пластина, заданной формы, с заданными нагрузками и закреплениями, необходимо определить напряженно-деформированное состояние пластины, моделируя ее с применением суперэлементов. Необходимо также проанализировать изучить различие результатов решений, в зависимости от формы и количества примененных суперэлементов.

Основные этапы решения задачи с применением суперэлементов:

1. Построение конечноэлементной модели пластины.

2. Выделение суперэлементов из целой м одели.

3. Создание проекта, в котором, будут применены ранее созданные суперэлементы.

4. Решение задачи и получение результатов для части модели, состоящей из обычных КЭ.

5. получение решение для суперэлементов

6. Просмотр результатов в суперэлементах.

Построение конечноэлементной модели пластины.

Модель создается стандартными средствами Ansys, в процедуры использования которых внесены определенные особенности.

Для обеспечения преемственности подходов, использованных в Sigm’е модель создается из отдельных областей (или «зон»), которые в дальнейшем будут необходимы для создания суперэлементов. На следующем примере покажем процедуру создания модели.

1. Пусть необходимо решить следующую задачу.

Геометрия пластины задается в виде набора связанных областей(Area), например следующим образом:

Этот процесс очень похож на задание геометрии в системе Sigma, только в данном случае созданные области будут определять вид суперэлементов.

Для создания областей необходимо задать ключевые точки(keypoints), которые соединяются линиями(lines). Затем создаются области, ограниченные линиями – Modeling->Create->Areas->Arbitrary->By Lines.

Далее следует разбить, полученную пластину на конечные элементы стандартными средствами Ansys. В результате, получаем следующую картинку.