1. Лекция №11 Создание геометрических моделей
методом «снизу вверх» с использованием средств
комплекса ANSYS
Структура лекции:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Обзор методов создания моделей
Активизация требуемых систем координат
Назначение указателей атрибутов элементов
Создание узлов и элементов на основе
геометрической модели
Постановка задачи
Создание геометрических моделей
Создание геометрической модели снизу
вверх
Точки
Линии
Поверхности
Объемы

2. Обзор методов создания
моделей

Конечной целью расчета, выполняемого при
помощи метода конечных элементов, является
создание повторного математического
описания фактически существующей
технической системы. Иначе говоря, расчетная
модель должна быть точной математической
моделью физического прототипа. В самом
широком смысле эта модель включает все
узлы, элементы, свойства материала,
геометрические характеристики, граничные
условия и иные объекты, используемые для
представления физической системы.

3. Активизация требуемых
систем координат



Создание иных объектов геометрической
модели снизу вверх, то есть со­здание точек и,
при необходимости, дальнейшее
формирование линий, по­верхностей и
объемов.
При необходимости использование
дополнительных булевых операций или
операций контроля номеров для связывания
отдельных разделенных областей
геометрической модели в единую
геометрическую модель.
Создание таблицы атрибутов элементов
(указание типов элементов, гео­метрических
характеристик, свойств материалов и систем
координат эле­ментов).

4. Назначение указателей
атрибутов элементов

При необходимости назначение опций
контроля вида сетки, что позволяет создавать
сетку с требуемой плотностью. Эта процедура
требуется не всегда, поскольку в комплексе
имеется размер элемента, применяемый по
умолчанию (подробнее см. в главе «Создание
сети конечных элементов на основе
геометрической модели»). При необходимости
автоматического улучшения сетки самим
комплексом в данном месте следует выйти из
препроцессора и активизировать адаптивное
построение сетки.

5. Создание узлов и элементов на
основе геометрической модели




После создания узлов и элементов добавляются объекты типа
контактных элементов поверхности с поверхностью, связей
степеней свобод и уравнений ограничений.
Сохранение данных модели в файле Jobname.DB.
Выход из препроцессора.
Для создания модели могут применяться два метода:
геометрическое моделирование и прямая генерация (узлов и
элементов). При использовании геометрического
моделирования описываются геометрические границы
модели, назначаются средства контроля размера и требуемой
формы элементов и далее вызываются средства комплекса
ANSYS, автоматически создающие все узлы и элементы. В
сравнении с этим в методе прямой генерации пользователь
сам определяет расположение каждого узла и размер, форму и
связность каждого элемента до создания этих объектов в
модели комплекса ANSYS.

6. Постановка задачи

После начала создания модели пользователь принимает
(сознательно или подсознательно) определенное число
решений, которые определяют, как математически
моделируется физическая система: что является целью
расчета, моделируется ли физическая система полностью
или частично, какие детали включаются в модель, какие
элементы используются, насколько дискретной должна
быть сетка конечных элементов. В общем случае
производится попытка определения баланса между
использованием вычислительных ресурсов (время
работы CPU и т. п.) и точности результатов, на который
влияют указанные выше вопросы. Решения,
принимаемые в ходе постановки задачи (планирования
расчета), в значительной степени влияют на получение
удовлетворительных или неудовлетворительных
результатов расчета.

7. Создание геометрических моделей
Цель использования геометрической
модели заключается в освобождении
пользователя от трудоемкой операции
создания сложной конечноэлементной модели путем прямой
генерации элементов. Ниже приведен
краткий обзор способов создания
геометрических моделей и
формирования сетки, который может
использоваться для ускорения
процесса генерации окончательной
расчетной модели.

8. Создание геометрической
модели снизу вверх

Точки являются вершинами и
концами линий, линии - ребрами,
поверхности - гранями, объемы твердотельными геометрическими
объектами. Следует обратить
внимание, что у объектов имеется
иерархия - объемы, объекты самого
высокого уровня, ограничены
поверхностями, поверхности
ограничены линиями, линии
основаны на конечных точках.

9. Точки
Комплекс ANSYS
обеспечивает различные
способы создания точек.
 Команда создания одной
точки: К.
 Вызов из экранного меню:
 Main Menu → Preprocessor →
Modeling → Create →
Keypoints → In Active CS.
Main Menu → Preprocessor →
Create → Keypoints → On
Working Plane.


10. Линии






Команда создания прямой линии или линии в
форме кубической параболы между двух точек
L.
Вызов из экранного меню:
Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create
→ Lines =>■ In Active Coord.
Команда создания дуги окружности по трем
точкам (или двум точкам и радиусу) LARC.
Вызов из экранного меню:
Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create
→ Arcs → By End KPs & Rad. Main Menu →
Preprocessor → Create → Arcs → Through 3 KPs.

11. Поверхности






Команда создания поверхности по точкам (то
есть по ее углам) А.
Вызов из экранного меню:
Main Menu→ Preprocessor → Modeling →
Create → Arbitrary → Through KPs.
Команда создания поверхности по граничным
линиям AL.
Вызов из экранного меню:
Main Menu → Preprocessor → Modeling →
Create → Arbitrary → By Lines.

12. Объемы






Команда создания объема на основе
точек (точки являются углами) V.
Вызов из экранного меню:
Main Menu → Preprocessor→ Modeling
→ Create → Arbitrary → Through KPs.
Команда создания объема на основе
поверхностей (то есть по набору
граней) VA.
Вызов из экранного меню:
Main Menu → Preprocessor→ Modeling
→ Create → Arbitrary → By Areas.

13. Контрольные вопросы








Какие методы создания геометрических моделей
вам известны?
Назовите последовательность действий при
создании геометрической модели?
Назовите основной принцип при создании модели с
использованием моделирования «снизу вверх»?
Какие геометрические примитивы применяются при
использовании этого метода?
При помощи каких команд можно построить точки?
При помощи каких команд можно построить линии?
При помощи каких команд можно построить
поверхности?
При помощи каких команд можно построить
объемы?