Наложение граничных условий. Точность результатов

Задание граничных условий – один из ответственных этапов конечно-элементного анализа. Этот этап моделирования необходим для того, чтобы обеспечить соответствие перемещений узлов модели аналогичных узлов натурной конструкции. Здесь должны указываться ограничения, наложенные на конструкцию связями, при этом перемещения в зависимости от особенностей работы конструкции могут приобретать как нулевые, так и ненулевые значения. Кроме того, на этой стадии моделирования задаются силовые факторы, действующие на исследуемые объекты.

Граничные условия (перемещения или силы) прикладываются только к узлам. Необходимо обратить особое внимание на то, что число граничных условий должно быть минимально необходимым, чтобы отразить реальную работу конструкции. Так, например, не следует фиксировать все степени свободы в каждом узле элемента; нельзя прикладывать силу в том же направлении, в котором в данном узле запрещено смещение; полное отсутствие закрепления вдоль какой-либо из осей может привести при анализе к сдвигу вдоль этой оси. Если конструкция имеет оси или плоскости симметрии, то при назначении граничных условий необходимо это учитывать. Так, например, рама вагона (рисунок 1.7) имеет две плоскости симметрии. Очевидно, что при ее статических расчетах нет необходимости моделировать всю конструкцию целиком (при условии симметричной схемы нагружения). Можно смоделировать только часть конструкции (. или.), имея в виду, что в точках на плоскостях симметрии перемещения, направленные по нормалям к этим плоскостям, отсутствуют. Это обстоятельство учитывается соответствующими граничными условиями.

Несмотря на высокий уровень развития программного обеспечения, реализующего МКЭ, результаты расчетов могут оказаться неверными. Использование вычислительной техники в роли «черного ящика», без понимания основных процессов и этапов вычислений, может привести к существенным ошибкам.

Приступая к конечно-элементному анализу, исследователь должен понимать:

– к какой области анализа относится данная задача;

– какая часть всей конструкции должна исследоваться подробнее;

– какие упрощения можно допустить при создании расчетной модели.

Ошибки могут возникать на различных стадиях анализа: постановке задачи, построении конечно-элементной модели, численном решении. Например, при постановке задачи выбранный тип конечного элемента или его размер может не соответствовать физическому поведению материала конструкции. Еще одним источником ошибок при постановке задачи является некорректное задание граничных условий. Ошибки построения модели (дискретизации) возникают при замене реальной конструкции недостаточным числом конечных элементов. Ошибки, связанные с численным решением, как правило, проявляются при решении задач, в которых имеют место нелинейности.

Существует множество FEA-пакетов, но мы рассмотрим три из них:

1. SolidWorks

2.(?)*_*(?) jekson ustal(

3.? spat’ ho4y bb kebal’