Как научится понимать FEM анализ

[Чёрная Борода 1]

Всем привет!

 

Недавно начал вникать в FEM анализ. Возникает множество вопросов.

 

Признаюсь сразу - сопромат учил еще в универе, эпюры строил, балки и валы считал, вроде все предельно ясно было.

 

Но вот имеем, к примеру, некое изделие (ферму сложной формы сваренную из труб). Знаем сколько веса будет на нее давить и в каком месте - прикладываем нагрузки, закрепления... до этого места понятно.... Но при выводе данных на экран мягко говоря "вижу фигу".

 

Все эти карты деформаций, различных других непонятных последствий, не дают моему мозгу никакой информационной нагрузки.

 

Пытался гуглить различные запросы типа "FEM для чайников" и т.п. Но на ряду с уроками по применению FEM'а находит только статьи о "социалистическом феминизме" и "семенах конопли".

 

В итоге вопрос мой звучит так: где найти информацию о том, как правильно пользоваться FEM анализом и как внятно понимать его результаты?

 

Если что, использую Компас 3D v15 и библиотеку APM FEM.

[AlexKaz 1 822]

Компас не простой фрукт. Из последних книг по FEM (МКЭ) неплохо всю суть объясняет Алямовский (причем лучше взять в инете издания и 2005 года , и 2010). Для Вас минус один - книги эти для SolidWorks, хотя суть подходов применима и для другого аналогичного софта.

[jtok 814]

Очень простая статья. Описан алгоритм статического расчета МКЭ применительно к стержневым системам. Без зауми.
Если кратко пересказать,то:

1. Имеем конечный элемент (КЭ) в виде стержня - 2 точки и линия. КЭ имеет 6 узловых перемещенй: (X,Y, Поворот) х 2 узла - в начале и в конце стержня.
2. Создаем матрицу жесткости стержня в местной системе координат. Размерность 6х6
3. Умножаем ее на матрицу углов поворота и получаем матрицу жесткости стержня в общей системе координат
4. Суммируем матрицы жесткости стержней и получаем матрицу жесткости всей конструкции. Ее размерность: 6 х (кол-во стержней)
5. Формируем вектор нагрузок
6. Решаем систему уравнений МКЭ любым методом - прямым (Гаусс и Ко) или итеративным - получаем перемещения всех узлов.
7. Вычисляем внутренние усилия в каждом отдельном КЭ.

Ключевой момент здесь - получение перемещений. Из них вываливается уже все остальное - напряжения, к-ты запаса, реакции опор, поперечные и продольные силы в стержнях и прочее.

 

А дальше уже, вводя новые типы КЭ - треугольники, тетраэдры и прочая заумь, решают задачи по статике оболочек и твердотельных конструкций.
 

UPD: На основании этой методички как-то написал прогу на паскале, она все эти матрицы наглядно показывает для стержневых систем.

Frame.zip

Изменено 1 июля 2015 пользователем johntokarev

[Чёрная Борода 1]

@@johntokarev, спасибо! Но по видимому "расчет плоских стержневых систем" предполагает работу в двух осях?

 

У меня конструкция - велосипедная рама. Наглядно:

 

http://youtu.be/dKM_yDe0mlE

 

@@AlexKaz, нашел вот тут: http://dwg.ru/dnl/3168    Оно?

[Гость]

У меня конструкция - велосипедная рама.

 

Такую конструкцию считать лучше в солидах, ИМХО. Ибо в стержнях это весьма просто, а ньюансов в ней весьма изрядно. Ферму стержнями - это когда их, стержней, сотни-тысячи.

[AlexKaz 1 822]

@@johntokarev, спасибо! Но по видимому "расчет плоских стержневых систем" предполагает работу в двух осях?

У меня конструкция - велосипедная рама. Наглядно:

http://youtu.be/dKM_yDe0mlE

@@AlexKaz, нашел вот тут: http://dwg.ru/dnl/3168 Оно?

У меня года поновее, а коллектив авторов тот.

[Чёрная Борода 1]

@@AlexKaz, думаю год издания суть не меняет?! 

[AlexKaz 1 822]

2005 - SolidWorks компьютерное моделирование в современной практике; 2010 скорее похож на подборку нестандартных примеров, поэтому не всем понравится. 2004 не видел. Солид не Ансис, меняется быстро.

Изменено 1 июля 2015 пользователем AlexKaz

[jtok 814]

@@johntokarev, спасибо! Но по видимому "расчет плоских стержневых систем" предполагает работу в двух осях?

 

У меня конструкция - велосипедная рама.

"Плоских" от "велосипедной рамы" отличается увеличенным количеством перемещений для узла и следовательно увеличением размера матриц. Принцип остаётся тот же.

Вы же просили научить анализу результатов МКЭ, а вдруг частная задача про раму?

Начать думаю следует с анализа простейших задач, как их поймете, можно и за раму велосипеда браться, тем более, что в ней статики нет, одна динамика.

[AlexKaz 1 822]

Кстати, вспомнил насчет Компаса. На сайте kompasvideo должно быть море литературы и уроков по теме. Также можно зайти на сайт Аскон - там где-то в разделе для студенчества была литература по МКЭ именно в Компас и APM Fem,+ материалы к курсу деталей машин.

[Чёрная Борода 1]

@@AlexKaz, литературы и уроков хватает, но все не то, что нужно.

 

Все толмуты напичканы информацией о том как производить расчет и в какой последовательности тыкать кнопочки в библиотеке, но ни один из них не объясняет как понять, разрушится/деформируется конструкция или нет.

 

Ну вот имею я на экране градацию диапазонов расчета. Есть некие минимумы и максимумы символизирующие некоторые величины. Есть карта нагрузок которая показывает где эти величины имеют место быть на конструкции. А дальше что? Пригодна конструкция, нет? Как понять?

 

Лучше б сделали градацию от "норм" до "полный трындец".

 

Двое суток убиты на поиск информации и штудирование толмутов, а прогресса ни на шаг.

Изменено 3 июля 2015 пользователем Чёрная Борода

[AlexKaz 1 822]

Ну а дальше если без изысков как в сопромате - есть материал и его предел текучести, нужно обеспечить запас по прочности в напряжениях , или же обеспечить жесткость по перемещениям.

Можно и в сопромат заглянуть , я на форуме постоянно рекламирую Писаренко. А книжка Алямовского сильно полезная вещь в МКЭ вообще, если пройдены азы теории упругости и сопромата.

[Гость]

Почему на нижнем рычаге в изгибе провал по напряжениям? И картинка напряжений у корня рычага тоже какая-то не такая какая должна быть? Граничные условия какие?

Рекомендуется таки не по Мизесу таинственному рассматривать напряжения, а по более простым составляющим (нормальные и касательные напряжения в трех плоскостях).

[shuttermage 17]

Есть некие минимумы и максимумы символизирующие некоторые величины. Есть карта нагрузок которая показывает где эти величины имеют место быть на конструкции. А дальше что? Пригодна конструкция, нет? Как понять?

 

Лучше б сделали градацию от "норм" до "полный трындец".

 

Двое суток убиты на поиск информации и штудирование толмутов, а прогресса ни на шаг.

Вот именно, "учил" сопромат. Его не учить надо, а понимать.

Логическое завершение любой задачи в сопромате - сверка с параметрами, зависящими исключительно от применяемого материала, читай - подбор сечения. Тут есть карты напряжений, и /эврика!/ их надо сравнить со свойствами (и геометрией) применяемого материала. Оно или понятно, или книжки не помогут.

[Чёрная Борода 1]

Его не учить надо, а понимать.

 

Поэтому название темы: "Как научится понимать FEM анализ". И Ваш ответ внес больше ясности, чем руководства пользователя и теоретические толмуты.

[shuttermage 17]

И не знаю как там в компасе, а SW, к примеру, у шкалы напряжений ставит риску с пределом упругости, на который, по большей части, и надо ориентироваться. Соответственно, сразу видно, есть ли превышение предела упругости, а значит пластическая деформация.

 

ЗЫ: и не забывайте про местные концентрации напряжений, значения в которых увеличиваются пропорционально уменьшению сети. Реальные усилия на какой то ступени мелкости сети расти перестанут, какие то будут расти с уменьшением шага сети бесконечно - это так называемые сингулярности.

[Чёрная Борода 1]

@@shuttermage, про сингулярности читал, это как раз таки понятно.

 

Как доберусь до компа поклацаю что там есть в компасе. 

[Alexander1 0]

Всем привет!

Смежный вопрос нашел в этой теме, поэтому продолжу.

 

Пытаюсь освоить прочностной анализ APM FEM (библиотека Компас), потому что детали делаю именно в Компасе.

Нужно рассчитать насколько выгнется/останется устойчивой конструкция при приложении нагрузки ~50кг.

 

Вот когда задаешь поверхностям двух корпусов совпадающие поверхности, то они оказываются как будто сварены между собой (в сохраненном отчете "жесткий контакт"), хотя должны по идее отходить друг от друга немного на краях. Картинка где у корпуса не расходятся, но напряжения немного есть, они даже не расходятся при распределенной нагрузке в 250кг (2500Н). Не выдержат же два болтовых соединений М8 такой нагрузки

 

 

А когда удаляешь это соединение в совпадающих поверхностях, и оставляешь в совпадающих только болтовые соединения между корпусами, то почему то один корпус пересекается/вливается с другим (синий на рисунке, напряжения минимальны по цвету), хотя они не должны пересекаться а должны как бы распираться друг о друга и гнуться.

 

Как запроектить нормально чтобы гнулись но соединение только болтовые оставить?

Я что то не так делаю или реально есть такая проблема в этом инструменте что "не совпадающие поверхности" деталей накладываются друг на друга?

[Bully 1 098]

тут, imho, надо искать ограничение "прилегание". Или должно быть что-то вроде "столкновения". Тогда и 2 детали, и болты надо ограничить этим "столкновением". По крайней мере, я как-то давно в Nastran так делал.

[Alexander1 0]

тут, imho, надо искать ограничение "прилегание". Или должно быть что-то вроде "столкновения". Тогда и 2 детали, и болты надо ограничить этим "столкновением". По крайней мере, я как-то давно в Nastran так делал.

ну тут проблема что APM FEM автоматически сканирует сборку и сам определяет совпадающие поверхности деталей, и задать тип совпадения нельзя. Ну я по крайней мере не нашел как это сделать.

А в чем 3д модель рисуется для Nastran?