Metoda elementów skończonych jest metodą numeryczną służącą do rozwiązywania złożonych problemów matematycznych poprzez podział domeny definiującej problem na małe części zwane elementami skończonymi. RFEM 6 to program do analizy statyczno-wytrzymałościowej, który wykorzystuje MES, aby spełnić wszystkie wymagania współczesnej inżynierii lądowej.
Ponieważ siły wewnętrzne, odkształcenia i naprężenia są wynikiem obliczeń MES, są one określane jako wartości węzłowe dla węzłów siatki ES. Aby uzyskać ciągły rozkład tych wyników, wartości węzłowe można uśrednić, co zostanie wyjaśnione w tym artykule.
Ustawienia uśredniania wyników można znaleźć w odpowiednim oknie dialogowym, dostępnym za pośrednictwem menu „Oblicz”. Jak widać na Rysunku 01, to okno dialogowe ma dwie zakładki: Powierzchnie i bryły. Pierwsza opcja określa, czy i w jaki sposób mają być interpolowane wyniki dla powierzchni, a druga kontroluje powierzchnie graniczne brył.
Dostępne typy uśredniania są takie same dla powierzchni i brył i zostały opisane bardziej szczegółowo poniżej. Aby lepiej zilustrować, jak działa uśrednianie, każdy typ uśredniania jest stosowany do tego samego modelu (patrz Rysunek 02), który składa się z czterech powierzchni o identycznych obciążeniach.
Stała w elementach siatkowych
Pierwszą możliwością jest wyświetlenie stałego rozkładu wyników na elementach siatki poprzez uśrednienie wartości wyników w węzłach siatki. W związku z tym w elemencie skończonym nie występuje rozkład, jak w przypadku innych opcji, a cały element skończony ma tę samą „uśrednioną” wartość (patrz rys. 03).
Jest to typ uśredniania wyników, który ma być stosowany w przypadku korzystania z nieliniowych modeli materiałowych. Wynika to z obliczeń iteracyjnych, które program przeprowadza podczas pracy z tymi modelami materiałów. W oparciu o wybrany model definiowana jest inna zależność między naprężeniami i odkształceniami, a sztywność elementów skończonych jest stale dostosowywana w kolejnych iteracjach, aż do uzyskania zależności naprężenie-odkształcenie. Ponieważ dostosowanie jest zawsze dokonywane dla całej powierzchni lub elementu bryłowego, zaleca się stosowanie tego typu uśredniania.
Nieciągłe
To przedstawienie wyników pokazano na rysunku 04. Jak pokazano, po wybraniu typu uśredniania „Nieciągłe” prezentowane są wartości węzłów ES poszczególnych elementów. W rezultacie dla pojedynczego węzła wyświetlanych jest wiele wartości. Typ uśredniania nazywa się „Nieciągły” ze względu na nieciągły rozkład wynikający z faktu, że wartości węzłowe elementów skończonych nie są uśredniane z sąsiednimi elementami. Znaczne różnice między elementami skończonymi wskazują, że w celu uzyskania dokładniejszych wyników obliczeń konieczne jest zastosowanie drobniejszej siatki.
ciągły na powierzchniach
Jak sama nazwa wskazuje, ten typ uśredniania wykazuje ciągły rozkład wyników w obrębie pojedynczej powierzchni (patrz Rysunek 05). Po wybraniu tej opcji wartości wszystkich elementów skończonych sąsiadujących z węzłem elementu skończonego są uśredniane, a w każdym węźle wyświetlana jest tylko jedna wartość. Jednak uśrednianie kończy się na granicy powierzchni, co może prowadzić do nieciągłości pomiędzy sąsiednimi powierzchniami. Klasycznym tego przykładem są wyniki wzdłuż powierzchni podparcia wspornika, które zostały omówione na końcu artykułu.
Continuous Within Surface Sets, Otherwise Within Surfaces
Opcja ta może być traktowana jako rozszerzenie uśredniania wyników "Ciągły w obrębie powierzchni", ponieważ sąsiednie obszary powierzchni zawartych w zbiorze powierzchni są również uwzględniane podczas interpolacji, jeśli w modelu istnieją zbiory powierzchni. Stąd, w przeciwieństwie do opcji "Ciągły w obrębie powierzchni", opcja ta preferuje efekt ciągły na powierzchniach w obszarze podparcia.
Aby zademonstrować ten typ wygładzania na interesującym nas modelu, powierzchnie nr 1 i nr 2 zostały połączone w zbiór powierzchni. Jak pokazano na rys. 06, ze względu na ten typ uśredniania, wyniki w zbiorze są rozkładane w sposób ciągły (tj. pomiędzy powierzchniami nr 1 i nr 2). Jednak w przypadku powierzchni nr 3 i 4 rozkład jest ciągły tylko w obrębie ich własnych granic.
Continuous Within All Surfaces
W przeciwieństwie do typu uśredniania „Ciągłe w obrębie powierzchni”, w którym uśrednianie kończy się na krawędzi pojedynczej powierzchni, ten typ uśredniania powoduje ciągły rozkład pomiędzy sąsiednimi powierzchniami (patrz Rysunek 07). Oznacza to, że powierzchnie nie muszą należeć do zbioru powierzchni, jak miało to miejsce w przypadku typu uśredniania „Ciągłe w zbiorach powierzchni, w innym przypadku w obrębie powierzchni”. Dzieje się tak, ponieważ wartości są domyślnie uśredniane dla wszystkich granic powierzchni.
Dlatego ważne jest, aby w przypadku tego typu uśredniania układy osi powierzchni były wyrównane w tym samym kierunku. Aby uniknąć nieprawidłowego wyświetlania wyników, ważne jest, aby maksymalnie dwie powierzchnie leżące w jednej płaszczyźnie graniczyły ze sobą i aby linia graniczna nie miała przegubu liniowego.
Podsumowanie
Jak pokazano na rysunkach dla różnych typów uśredniania, każdy typ może prowadzić do innego rozkładu wyników. Opcja "Ciągłe w zbiorach powierzchni, w innym przypadku w obrębie powierzchni" jest opcją domyślną, ponieważ w większości przypadków daje ona najlepsze wyniki. Jednak każdy przypadek, nad którym pracuje użytkownik, powinien być oceniany indywidualnie i należy wybrać opcję uśredniania, która zapewnia najlepsze wyniki.
Na przykład, porównując wyniki dla opcji „Ciągłe w obrębie powierzchni” (A) i „Ciągłe na wszystkich powierzchniach” (B) (patrz Rysunek 08), można zadać sobie pytanie, dlaczego pierwsza opcja pokazuje różne momenty ujemne na lokalizacji podpory. Teraz, po zapoznaniu się z różnymi typami uśredniania, wiesz, że jest to spowodowane typem uśredniania ustawionym w oknie dialogowym Uśrednianie wyników.
709x
25x
Baza informacji