Въведение в Advanced Simulation - spacecad.bg · SIEMENS NX – Въведение в Advanced Simulation Стр. 3 от 40 Множество идеализирани геометрии

SIEMENS NX – Въведение в Advanced Simulation

Стр. 1 от 40

Въведение в Advanced Simulation

Цели:

Описание на възможностите на Advanced Simulation

Описание на четирите вида файлове използвани в Advanced Simulation

Употреба на Simulation Navigator

Описание на двата работни потока в Advanced Simulation

Употреба на автоматизиран работен поток за анализ по метода на крайните елементи

1. Advanced Simulation:

представлява сложно моделиране чрез метода на крайните елементи,както и възможност за визуализиране на получените резултати предназначено за специалисти в областта

съдържа пълен комплект от инструменти за подготовка на входните данни (pre-processing), както и за визуализиране на резултатите от пресмятането (post-processing)

дава възможност за пълното представяне на оценката от пресмятанията

осигурява цялата функционалност използвана в Design Simulation плюс допълнителните свойства необходими за Advanced Simulation

Процес на анализ с метода на крайните елементи:

1) Получен е файл part или assembly. Задават се исканият анализ, граничните условия и резултатите.

2) Избира се solver

3) Идеализира се геометрията

4) Създава се изчислителна мрежа в part, която съдържа необходимата информация за материала и физическите данни.

5) Задават се граничните условия определени в стъпка 1) чрез прилагане на товари и ограничения (loads and constraints)

6) Пресмятане на модела.

7) Преглед на резултатите и подготвяне на отчет на пресметнатите данни.


Стр. 2 от 40

2. Структура на файла в Advanced Simulation

Структурата на файла в NX следва процеса на пресмятането по метода на крайните елементи:

1) Part file

2) Idealized part file

3) FEM file

4) Simulation file

Главният part file:

има разширение .prt. Пример: plate.prt

съдържа главния файл, в който е оригиналната геометрия.

обикновено остава непроменен по време на процеса на анализ.

може да бъде заключен срещу промени.

Идеализираният part file:

се записва така file name plus _fem#_i.prt. Пример: plate_fem1_i.prt.

съдържа историята на събитията в главния файл.

е променен чрез инструмента за идеализиране на геометрията. Могат да се извършват промени в идеализирания файл без това да променя геометрията в главния.

се появява автоматично, когато се създадат FEM and Simulation files.


Стр. 3 от 40

Множество идеализирани геометрии могат да се отнасят към един и същ главен файл.

FEM file:

използва part name plus _fem#.fem. Пример: plate_fem1.fem.

съдържа изчислителната мрежа (възли и елементи), физическите свойства и свойствата на материала.

може да бъде използван инструмент за абстракция, за да се направят промени в геометрията.

Множество FEM files могат да се отнасят към един и същ идеализиран файл.

Simulation file:

използва part name plus_sim#.sim. Пример plate_sim1.sim.

съдържа решенията, организацията на решението, товари, ограничения, специфични за решението обекти, и отмени.

Множество Simulation files могат да се отнасят към един и същ FEM file.

Предимствата от използването на тези четири вида файлове при съхранението на данните от анализа са:

разширенията .sim и .fem ти дават възможност да различаваш геометрията на модела (.prt) от данните на ниво действаща система

може да се работи директно в FEM и SIM файловете.Това не налага необходимост от отварянето на главния файл, което от своя страна пести памет и оперативни ресурси.

може да се създават множество FEM файлове за дадена идеализирана геометрия, както и множество SIM файлове за даден fem файл. Това е полезно, когато има групови анализи, сложни входни данни или каквито и да е анализи.

FEM файловете и SIM файловете могат да бъдат зададени по едно и също време.

многократната употреба на FEM файла значително подобрява използването на изчислителните ресурси. Множество Simulation files могат да използват един и същ FEM file

когато се работи със сложна геометрия може да се затворят файловете, с които не се работи в момента с цел освобождаване на изчислителна мощност. Например като се прави изчислителната мрежа може да се затворят всички файлове с изключение на FEM файла, за да се увеличи скоростта на представянето и.

Simulation Navigator:

има оформление, което следва логично анализа с метода на крайните разлики.

има графична дървовидна структура

дава възможност да се видят и да се работи с CAE файловете и компонентите.


Стр. 4 от 40

Simulation File View:

Специален прозорец съдържащ се в Simulation Navigator

показва всички заредени part файлове, FEM файлове, SIM файлове в техния йерархичен ред спрямо главния файл.

прави всеки файл активен ако се кликне два пъти върху него.

позволява се създаването на нови FEM и SIM файлове на коя да е геометрия (part или идеализирана геометрия) без да е необходимо показването на геометрията първоначално.

дава се бърз достъп до изчислителните мрежи в FEM файла и граничните условия, и опции за контролиране на решението в SIM файла.


Стр. 5 от 40

Работен поток:

Advanced Simulation предлага многообразие от работни потоци, които зависят от проблема за моделиране, стандартите за организация, както и личните предпочитания на този,който прави симулацията.

Два основни работни потоци покриват най-често срещаните случаи:

Автоматизиран (automatic) за модели, които са съставени от едно твърдо тяло или повърхност от един вид материал.

Определен или ясно формулиран (manual) за сложни модели съставени от множество тела, материали и изчислителни мрежи.


Стр. 6 от 40

Омрежване

Цели:

Генериране на 3D мрежа

Генериране на 2D мрежа

Научаване на 3D,2D и 1D видове изчислителни мрежи

Работен поток за прости модели:

1) Омрежване на геометрията чрез автоматичен способ.

2) Въвеждане на колектор, за да се изменят физическите свойства, в които се съдържа материала на мрежата.

3) Проверка на качеството на мрежата.

Работен поток за сложни модели:

1) Дефиниране на материалите,които ще се използват.

2) Създаване на списъци на физическите свойства. Отнасяне на дефинираните материали към списъците на физическите свойства.

3) Създаване на колектори за изчислителни мрежи. Отнасяне на списъците на физическите свойства към колекторите за мрежи.

4) Омрежване на геометрията и отнасяне на мрежата към колектора.

5) Проверка на качеството на мрежата.

3D Tetrahedral Meshing


Стр. 7 от 40

Използва се за създаването на тримерна изчислителна мрежа. Може да се направи от линейни или параболични елементи тетраедри. Може да се създаде тримерна мрежа за всички видове сметачки, които се поддържат от производителя на софтуера. Не се препоръчва за много тънки стени.

3D Swept Meshing

Използва се за създаването на мрежа от шестостени или клинообразни елементи, които се простират по свободна или планова повърхностна мрежа от твърдото тяло. Използва се за генериране на структурирана мрежа със съвместимост слой по слой на всеки 2 ½ измеримо твърдо тяло (твърдо тяло с постоянно напречно сечение в едното направление).


Стр. 8 от 40

Seed Meshes

При някои модели, например повърхност по средата (midsurface) се изисква само 2D мрежа по самата повърхност.

Други модели изискват 3D мрежа в цялото твърдо тяло. Използва се 2D мрежа, която се разпространява до 3D мрежа.

1. Създават се 2D мрежите по избраните повърхности.

2. Генерира се 3D мрежата.

Софтуерът използва 2D елементите като отправна точка,за да създаде 3D елементите през цялото твърдо тяло.


Стр. 9 от 40

2D free meshing

Използва се за генериране на линейна или параболична мрежа с триъгълни или четириъгълни елементи върху избрани повърхности. 2D елементите са известни и като shell или plate елементи.

Възможно е и генериране на мрежа на повърхност по средата с помощта на 2D mesh.

2D mapped meshing

Използва се за генериране на линейна или параболична мрежа с триъгълни или четириъгълни елементи върху избрани повърхности. Възможно е създаване на мрежа върху избрани тристранни или четиристранни лица.

Позволява по-добър контрол върху разпространението на елементите на мрежата по повърхността в сравнение със свободните мрежи.

Полезна е при омрежване на определени видове геометрия като цилиндри и жлебове.


Стр. 10 от 40

1D meshing

Създават се мрежи от едномерни елементи. Тези елементи се създават между точки, криви и ръбове.

1D елементи:

Елементи съставени от два възела, които в зависимост от типа могат или не могат да изискват компонента за ориентация.

Имат свойства на елемента, които се определят от линия или крива.

Използват се за греди,както и подпорни конструкции.

Могат да имат напречно сечение, което се бележи с 1D Element Section


Стр. 11 от 40

1D Element Section

Използва се за създаване на напречни сечения и за определяне на свойствата на сечението на 1D мрежи на греди и прътове.

Докато свойствата на сечението са асоциативни софтуера ги обновява при промени на данните, от които произхождат.

Свойставата на показването на възлите

Използвай Node and Element Display,за да променяш символите и цветовете за показване на възлите. За да променяш показването на възлите избери Preferences→Node and Element Display.


Стр. 12 от 40

Гранични условия

Цели:

Разбиране за товарите и ограниченията,които могат да се заложат в модела

Прилагане на товар към модела

Прилагане на ограничение в модела

Създаване на товари

1. От Load Type се избира типа товар, който ни е нужен

2. Избира се типа товар, който се създава

3. Избира се обекта, върху който се прилага товара

4. Въвежда се големината на товара

5. Избира се посоката на вектора на товара


Стр. 13 от 40

Създаване на ограничения

1. От Constraint Type се избира ограничението, което се създава

2. Избира се типа на ограничението

3. Избира се обекта, върху който се налага ограничението

4. Избира се посоката на товара

5. Въвежда се големината на ограничението


Стр. 14 от 40


Стр. 15 от 40

Пресмятане

Цели:

Пресмятане на модел за анализ

Генериране на много решения

Преглед на пресмятането

След като е подготвен модела, което значи да е генерирана мрежата и зададени граничните условия може да се извърши пресмятането.

След като се въведат входните данни започва пресмятането. Възможно е записването на входния файл без да се извърши пресмятането му.


Стр. 16 от 40

Решения и подслучаи

Решение, което се съхранява в симулационния файл, съдържа поредица от товари, ограничения и симулационни обекти.

Всяко решение съдържа допълнително съхранение на елементи, наречени подслучаи, които зависят от модула за пресмятане. Всеки подслучай съдържа обекти на решението като товари, ограничения и симулационни обекти.

NX Nastran structural solves: ограниченията се съхраняват в главното решение или в подслучаите; товарите се съхраняват в подслучаите

NX Nastran thermal solves: товарите и ограниченията се съхраняват в подслучаите

Проверка на модела преди пресмятането му

1. В Simulation Navigator се избира възела решение

2. Десен бутон и избиране на Comprehensive Check

3. Проверка на информационния прозорец и фиксиране на някакви възникнали проблеми


Стр. 17 от 40

Пресмятане на модела

1. В Simulation Navigator се избира решението (Solution)

2. Десен клавиш и Solve

3. За да се направят допълнения към решението се избира Edit Solution Attributes

4. За да се добавят още параметри на решението се избира Edit Solver Parameters


Стр. 18 от 40

5. Избира се OK

Появвява се информационен прозорец, в който се дава информация за проверка на резултатите

Както и статуса на решението в Analysis Job Monitor

Атрибути на решението

Тези атрибути дефинират допълненията на избрания модул за пресмятане.

1. Обръща се към NX Nastran итеративен модул за пресмятане

2. Обръща се към по-голямата част от данните описани от модула за пресмятане

3. Дава възможност за избор на заявки за резултати от математически изчисления, за да се открие определен тип резултати


Стр. 19 от 40

Заявки за математическите резултати от изчисленията

Определя се типа на данните от резултатите от изчисленията.

Някои неща са зададени по подразбиране,а други трябва да се зададат по изключение.

Могат да се запишат група данни, които да се използват и за друго решение.


Стр. 20 от 40

Параметри на решението

Параметрите на решението съдържат условията за избрания модул за пресмятане.

1. Определя се местоположението, където да се изпълни изчислението

2. Определя версията на модула за пресмятане


Стр. 21 от 40

Многократни решения

В един симулационен файл може да се дефинира многократно решение. С тези многократни решения може да се:

Изследва как вариациите на гранични условия и допъкненията на решението влияят върху резултатите.

Използват се отново граничните условия като се занасят до други решения или подслучаи чрез влачене с мишката.

Използват един и същ материал и физични свойства във всички решения.


Стр. 22 от 40


Стр. 23 от 40

Обработка на получените резултати

Цели:

Използването на Post-Processing Navigator за избиране и визуализиране на резултатите

Визуализиране на резултатите в прозорец, в който могат да се видят няколко резултата

Генериране на контурни планове

Показване на стойностите на резултатите

Внасяне на резултатите

Правене на анимация с резултатите

Създаване на XY графика от резултатите

Използване на Post-Processing Navigator, както и неговите инструменти за управление и визуализиране на резултатите от анализа.

Възможно е:

Създаване контури от възли и елементи.

Създаване на маркери ( кубове, сфери, стрелки )

Създаване на напречни сечения и разрези


Стр. 24 от 40

Показване на стойности във възел или елемент и изпращането им в лист

Създаване на графики от резултатите в избрана област

Пресмятане и визуализиране на резултатите

1. Преди пресмятането на модела се въвеждат атрибутите на решението, за да е сигурно че заявката за резултатите е избрана.

2. Пресмята се модела.

3. В Simulation Navigator се отварят резултатите чрез double-click върху Results

4. В Post-Processing Navigator се разширява Solution.

5. Double-click върху Results, за да се покажат резултатите.

6. След разширяването на резултатите могат да се изберат кои точно да се визуализират.


Стр. 25 от 40

Post-processing Navigator

Той се използва за:

Гледане и работа с резултатите.

Боравене с много резултати, които съдържат внесени резултати

Боравене с резултати от многократни решения.


Стр. 26 от 40

Видове резултати и компоненти с данни

Когато се подготвя сметката се задават и заявките за резултатите.

В Post-processing Navigator може да се изберат видовете резултати и компонентните данни да се виждат.

Резултатите могат да имат:

Скаларна компонента данни

Компонентни данни- вектор, тензор данни. Например векторния резултат ще има X,Y,Z компоненти

Компоненти съставени от много части комбинирани по различни начини. Например стойността може да се намери като корен квадратен от сбора на квадратите на X,Y,Z компонентите.

Визуализационен прозорец (Viewports)

Използват се до девет визуализационни прозореца за показването на модела преди пресмятането му, контури, анимации и XY графики.

Layout Manager контролира броя на визуализационните прозорци

Viewports в Post-processing Navigator показва какво е изобразено на прозореца.


Стр. 27 от 40

Post Views

Те показват как резултатите са показани във визуализационния прозорец.

Използват се контури и маркери, и съдържат резултатите, и компонентите с данни, и условия за разрези и деформации.

Може да се наслоят няколко post views в един визуализационен прозорец.

Условията на даден post view може да се запишат като шаблон и да се приложат за текущ post view


Стр. 28 от 40

План като контур

План като контур се изобразява като стойностите се визуализират чрез даден цвят от предварително избрана палитра с цветове.

1. Равен контур

2. Контур на ивици

3. План от изолинии

4. План от изоповърхнини


Стр. 29 от 40

План с маркери

Тези планове представят резултатите във възлите или елементите като се използват маркери, които показват стойността и посоката.

Кубовете и сферите показват стойността във възлите или елементите.

Стрелките показват векторните резултати.

Маркерите на тензор показват резултатите от тензора.

Деформация

Резултатите могат да бъдат представени върху деформиран или недеформиран модел.

На фигурата се вижда деформацията в съпоставка с недеформирания модел.


Стр. 30 от 40

Повърхнина в разрез

Повърхнините в разрез се използват за създаване на напречно сечение от резултатите.

Напречните сечения показват разпределението и посоката на резултатите във вътрешността на модела.

Идентифициране

Използва се Identify за проучване и показване наинформацията във възлите и елементите от показания изглед. Възможно е:

Показват се IDs или стойностите от текущите резултати


Стр. 31 от 40

Списък на резултатите за избраните възли или елементи

Записване на данни за възел или елемент в лист

Друго средство е Marker On/Off показва максимума и минимума в резултатите.

Внесени резултати

Могат да се внесат и прибавят резултати в модела за пресмятане, които са получени извън текущото средство за смятане.

Могат да се внесат резултати или в Simulation Navigator или чрез Post-Processing Navigator

Това са поддържаните формати на файлове, от които могат да се внесат резултати:

.op2 (Nastran)

.rst (ANSYS Structural)

.rth (ABAQUS Thermal)

.fil (ABAQUS)

.unv (I-DEAS results file)

.bus (I-DEAS Bun file)


Стр. 32 от 40

Анимация

Анимацията дава възможност за генерирането и контролирането на анимацията. Възможно е:

Анимация на даден резултат от нулата до максимума на резултата

Анимация на формите преминавайки през техния обхват на движение.

Анимация на даден резултат като се преминава през различни стъпки във времето

Анимация на оптимизацията на променливи през различните итерации.

Графика

Може да се създаде XY графика от резултатите на текушия изглед.

Може да се направи графика така:

Като се изберат дадени резултати от траектория в частта.

Като се изберат резултати в даден възел получени по много начини, времеви стъпки или итерации.


Стр. 33 от 40

Графиките се създават като AFU файлове. След като веднъж е направена графиката с помощта на Functions and Graphing тя може да се модифицира.


Стр. 34 от 40

Идеализиране на геометрията

Цели:

Чрез идеализирането на геометрията се опростява геометрията с цел по-лесното и омрежване

Преглед

Идеализиране на геометрията:

Премахват се детайли преди да се омрежи модела.

Създаване на допълнителен детайл като средна повърхност или разделяне.

се представя като идеализирана част.

и е различно от геометрична абстракция, която дава възможност за премахване на CAD геометрия в FEM файла.


Стр. 35 от 40

Инструменти за идеализиране на геометрията

Те са:

Idealize Geometry

Defeature Geometry

Midsurface

Sew

Subdivide Face

Идеализиране на геометрията

Изплозва се за премахване на детайл или част от тялото. Детайлите се избират специално или отговарят на даден критерий.

Например може да се махнат малки детайли,които обаче биха предизвикали създаването на много допълнителни малки елементи.


Стр. 36 от 40

Опростяване на геометрията

Използва се за опростяване на модела чррез премахване на лице или поредица от лица.

Това е бърз начин за премахване на по-голямата част от детайли като главина на колело например, която съдържа множество лица.


Стр. 37 от 40

Разделяне на модела

Използва се за разделяне на предварително избрано тяло.

Разделянето е полезно за подготовката на сложен модел за омрежване.

Този инструмент може:

Да раздели един голям модел на малки области, които могат да се омрежат с шестостени.

Да раздели геометрията с цел да има различни големини на елементите в различните области на модела.

Средна повърхност

Използва се средната повърхност с цел да се опрости геометрията на много тънка стена и се създава повърхност по средата между две повърхности, които са една срещу друга в тялото.

Тази повърхност съдържа информация за дебелината между двете повърхности, от които произхожда.

Методи за създаване на средна повърхност:

Face Pair

Offset

User Defined


Стр. 38 от 40

Съшиване

Съшиването служи за съединяването на две листови или твърди тела.

Sew може да съедини:

Две или повече листови тела, които образуват едно, а ако образуват обем то софтуера създава твърдо тяло.

Две твърди тела ако те имат едно общо лице


Стр. 39 от 40

Разделяне на лице

Разделянето на лице се използва за автоматично разделяне на лицата.

Ръбовете и лицата на разделеното лице са асоциативни и се комбинират в група от детайли.

Subdivide Face:

Контролира 2D омрежването като се използва обща големина на елемента за дял от модела

Може да раздели лицето на четиристранни части за омрежване с четиристранни елементи.


Стр. 40 от 40

Въведение в Advanced Simulation - spacecad.bg · SIEMENS NX – Въведение в Advanced Simulation Стр. 3 от 40 Множество идеализирани геометрии

Documents