Обзор методов создания геометрических моделей

Создание геометрических и расчетных моделей в ANSYS

Лекция 4

4.1 Обзор методов создания геометрических моделей

4.2 Рабочая плоскость

3.3 Системы координат

В терминологии комплекса ANSYS термин «создание модели» подразумевается процесс определения геометрического расположения узлов и элементов модели.

Комплекс ANSYS имеет возможность применения следующих методов создания модели:

- создание геометрической модели средствами комплекса ANSYS;

- использование прямой генерации (узлов и элементов);

- импорт моделей, созданных средствами CAD.

Обычная процедура моделирования как правило состоит из следующей последовательности действий.

- Предварительная постановка задачи. Указывается цель расчета, определяется базовая форма модели, выбира­ются применяемые типы элементов, и назначается требуемая плотность сетки.

- Вход в препроцессор.

- Настройка рабочих плоскостей.

- Создание базовых геометрических объектов.

- Активизация требуемых систем координат.

- Создание таблицы атрибутов элементов (указание типов элементов, геометрических характеристик, свойств материалов и систем координат элементов).

- При необходимости назначение опций контроля вида сетки, что позволяет создавать сетку с требуемой плотностью.

- Создание узлов и элементов на основе геометрической модели.

- Сохранение данных модели в файле.

- 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.

Несмотря на возможность определенной автоматической генерации данных, метод прямой генерации, по существу, практически является ручным методом, который требует, чтобы пользователь сам контролировал номера узлов при создании сетки конечных элементов. Такое слежение может усложнять создание больших моделей и потенциально способствует появлению ошибок моделирования. Геометрическое моделирование является более мощным и универсальным методом, чем прямая генерация, и считается предпочтительным методом создания модели.

Таким образом, геометрическое моделирование освобождает поль­зователя от трудоемкой операции создания сложной конечно-элементной модели путем прямой генерации элементов. Ниже приведен краткий обзор способов со­здания геометрических моделей.

Создание модели снизу вверх: точки, определяющие углы и концы ребер мо­дели, являются геометрическими объектами самого низкого уровня. При созда­нии модели сначала создаются точки, которые далее используются для создания геометрических объектов более высокого порядка (то есть линии, поверхности и объемы), и этот процесс называется созданием модели снизу вверх.

Создание модели сверху вниз: комплекс ANSYS предоставляет возможность создания модели путем использования геометрических объектов, которые пол­ностью определяют создаваемые линии, поверхности и объемы. Поскольку со­здается примитив, комплекс автоматически формирует все объекты более низкого уровня, связанные с ним. Если моделирование начинается с создания примити­вов, такой процесс называется созданием геометрической модели сверху вниз. Пользователь может комбинировать оба метода для создания любой модели.

Использование булевских операций: имеются возможности формирования геометрической модели, используя пересечение, вычитание и другие булевы опе­рации. Булевы операции позволяют работать непосредственно с геометрически­ми объектами высокого уровня для создания геометрии сложной формы. В буле­вых операциях можно использовать объекты, полученные как моделированием сверху вниз, так и снизу вверх.

Булевы операции, несмотря на их удобство, могут оказаться требовательными к ресурсам или трудоемкими. Иногда для создания модели более эффективным может оказаться использование перемещения или вращения объектов. Созданные поверхности или объемы сложной формы могут быть скопированы в нужное место модели.