APM FEM. Поверхностное моделирование.

[Vitalij Lysanov]

   
   

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
APM FEM. Поверхностные модели   
   
Поверхностным быстро и качественно можно считать нагрузки в изделии, это только если одна поверхность.    
Если несколько поверхностей:    

• во первых это стыковка в торец может быть, на сложности при этом постоянно обращают внимание   
  
• поверхности нужно стыковать   
  
• еще много времени уходит на согласование конечных элементов   
  
• медленно получается   
     
  

Одна поверхность, например на примере рычага, задаем максимальную толщину пластины, т.к. вся нагрузка на периферии, а с краем особо ничего не дает делать.   
   
Дальше поверхность можно разбить замкнутыми контурами, удалить области или назначить каждой области другую толщину.   
   
   
   
   
Для разминки рассмотрим простые вопросы и будем рассматривать серии загружений для разных параметров вектора ( направления и величины вектора).   
   
Изменение отображение вектора нагрузки при изменении самой нагрузки   
Сейчас просто задается вручную масштаб построения вектора, при другой нагрузке картина изменяется, а вектор такой же.   
   
Можно масштаб поставить в зависимость от нагрузки.    
Вручную, при желании, его можно скорректировать множителем.   
   
   
   
   
   
С векторами все наглядно.   
   
Тут сразу можно рассказать про рычаг. В натуре рычаг вращается по оси расположенной в центре.    
При испытаниях жестко закрепили на оси. В дальней зоне нагружение практически не изменилось при таком нагружении, можно вообще половину рычага отрезать и закрепить. В ближней зоне при дисбалансе нагрузок реальные результаты при компенсации моментов.   
   
Тут опора не в точке и о полной компенсации речь не идет. Но видно что с увеличением нагружения слева, на опоре есть моменты с минимумом напряжения - это компенсация. Раз нет нагрузок значит не влияет и можно смотреть дальше.   
   
В задании сила, а прикладываем нагрузки по площади.   
 Тут сейчас закрепление по всей площади. Немного разобрался, что нагрузка на площадь получается от делений силы на всю заданную площадь, независимо от направления вектора площади. А направление задает вектор.   
   
Если вместо окружности возьмем восьмигранник, загрузим одну грань расположенную по направлению вектора, а второй вариант половинной нагрузкой на две боковые грани - результат в дальней зоне почти идентичен. В ближней зоне конечно будет разница.   
    
   
   
   
Масштаб вывода информации о нагружении   
Диапазон вывода информации о испытаниях всегда свой.   
При выводе на одну картинку информации о серии испытаний,  все не особо понятно.   
   
Есть ручное задание диапазон вывода информации, но только после загрузки отображения результатов по умолчанию. На это все уходит время.   
   
Желательно доступ к параметрам вывода по умолчанию.   
   
   

Но у нас с собой было

К рычагу в не принципиальном месте пристроили и загрузили прямоугольную балку. Максимум нагрузки там, и все на картинке при серии соответствует действительности.   
Эту балку можно рассчитать по формулам и сравнением получить еще более точные результаты нагружения.   
   
   
Задание на расчет в одном окне   
Считать сетку и выполнять расчет может долго   
На каждом этапе приходится что то нажать для продолжения расчета.   
   
Если например получили один отчет и там поставили другую цифру.    
Это все можно отследить и привести автоматически весь отчет в соответствие и новым заданным значением.   
   
Теперь можно вместо цифры поставить диапазон данных, в квадратных скобках.     
[Начало диапазона, Окончание диапазона, Шаг изменения]   
Теперь получим на одной картинке результаты при изменении заданных величин.   
Это может быть 10 результатов испытаний.   
   
Если еще такое задание поставить на другую величину, получим 100 результатов испытаний на одной картинке.       
      
   
    
Комбинация результатов нагружения   
Есть комбинация нагружений с заданием масштаба влияния на результат.   
   
Единичное нагружение дает векторное поле напряжений в металле. Система линейная, при изменении масштаба влияния, изменяется только величина векторов.   
   
Есть результаты второго нагружения. И эти два нагружения можно матрицами векторно сложить при любых масштабах влияния, и без испытаний.   
   
Если дать в доступном формате доступ к результатам деформированной сетки от единичных испытаний, это все можно и самостоятельно нарисовать со скоростью в 100 раз быстрее, это просто матричная математика.   
   
Это конечно из области фантастики, но для прикола можно было бы и попробовать дать матрицы в доступном формате.   
А такой прикол может привести к тому, что пользователи, измученные тяжелыми САПР, ринутся за матрицами в Компас, и дальше по сценарию:   
   

   
   
Немного картинок   
   
Картинки получены эмуляцией нажатий клавиш мыши.   
   
На построение комплекта уходит 10 - 20 минут времени, и это может помочь в решении задачи расположения отверстий с целью, чтобы сделать рычаг равнопрочным.   
   
     
    
   
   
   
   
     
    
   
   
   
   
   
Литература   
   
"https://www.youtube.com/watch?v=rKsPIfQfFBk[/img]Расчёты поверхностных моделей в APM FEM расчёт оболочек</a>   
   
"https://www.youtube.com/watch?v=cXx_mdJu0tc[/img]Топологическая оптимизация в APM FEM. Инженерная практика, часть 14</a>   
   
   
   
               

[p3452]

Как добились динамики, или это просто мультик - динамика в реальном времени или набор кадров?
- Пытался добиться аналогичного, но APM FEM неприемлемо медленно считает...

[Vitalij Lysanov]

Это набор кадров захвата экрана.
И выше говорил что вывести разные испытания в одном масштабе, это приходится или время затрачивать на лишнее отображения или нагруженную калибровочную балку пристраивать. 


Считать векторную сумму все равно придется.

Кино показывают деформации от одной силы, это деформированную матрицу вычитают из исходной и умножают на множитель, могут даже в другую сторону изогнуть.
Это доступ к матрицам нужен.


Если силы не изменяются, разные картинки деформации можно просто управлением масштаба вывода изображения, только минус наверное не возьмет.



Как только силы изменились это векторную сумму пересчитывать, а с испытанием или просто матрицы векторно сложить, результат будет одинаковый


Хорошая скорость расчета на одной поверхности, тут даже сохранение сетки не нужно включать, ускорение отсутствует.


В Компасе 19 есть сохранение сетки, графика сохраняется а переписываются силы на конечные элементы, что намного быстрее


 

 

[Vitalij Lysanov]

Строповое ухо и боковая нагрузка

Вначале наверное про картинки.

Слева ухо приваривается к пластине или уголку.  Максимальная высота уха 40, толщина 10.

Нагрузка от стропа направлена налево и вверх. Еще бывает боковая изгибающая нагрузка.

Справа - это отрезается.
Совсем справа, это для калибровки.  



Ниже диаграммы напряжений SVM, статический расчет, при различных размерах детали (система расчета линейная, поэтому нагрузки заданы в процентах):



Рис     Основная и боковая нагрузка




Рис    Только боковая нагрузка,  30 процентов. Видны точки от вектора нагрузки.




Рис  Основная нагрузка, без боковой нагрузки




Рис   Только боковая нагрузка,  100 процентов

 






Рис     Только боковая нагрузка, 10 процентов


Это все выполнено поверхностным нагружением, есть особенности закрепления при поверхностях, проверять конечно нужно, но похоже на правду.


Немного обобщений
Обычно в приспособлениях для крепления строп все симметрично расположено - не получается симметрично.

В направлении нагрузки добавили металл, чтобы убрать концентрации напряжений.

Еще пытался показать две контролируемые точки контакта для стропа. 
Две устойчивые точки контакта всегда лучше чем одна, т.к. меньше удельное давление. Площадь контакта тоже конечно желательно побольше.

Еще видно что боковых нагрузок лучше не допускать.




Выпрямление
Еще могу рассказать, как выпрямлять уши на примере крюковой подвески большого крана.

В крюковой подвеске пластины толстые, вверх трос  идет, и четыре уха из прутка, наверное 20. Это для присоединения монтажного приспособления.
При транспортировке согнули одно ухо.

Кувалдой не получается, пластина вибрирует и гасит удар. Можно конечно что-то подставлять, чтобы убрать вибрации.

Получилось проще. Вставил лом и с разгона все получилось выпрямить. Лом наверное давал большую длительность импульса, и толстая пластина получалась без вибраций.

Рис    Видна крюковая подвеска, и к ушам стропами присоединено монтажное приспособление  

Обычно уши варят тоже на относительно тонкий металл, и удар наверное не поможет.

 
  

[Svetlana Anatolievna]

Интересное решение.