Devecz János 2019.04.24.
Tartalom 1. Kompresszor elrendezés áttekintése 2. Femap kezelőfelület áttekintése 3. Geometria importálása 4. Geometria előkészítése 5. Anyagjellemzők megadása, hálózás 6. Terhelések megadása 7. Kényszerek definiálása 8. Analízis futtatása 9. Eredmények megjelenítése 2
1. Kompresszor elrendezés (3D) 6 4 5 2 1 (1) forgattyúsház (2) hajtórúd (3) forgattyús tengely (4) dugattyú (5) dugattyúcsapszeg (6) hengerfej a szelepekkel 3 3
1.1 Kompresszor elrendezési vázlat 6 4 5 2 1 (1) forgattyúsház (2) hajtórúd (3) forgattyús tengely (4) dugattyú (5) dugattyúcsapszeg (6) hengerfej a szelepekkel 3 4
1.2 Kompresszor főméretek (vázlat) d x 90 h l r k henger/dugattyú átmérő [mm] felső él távolság (90 ) [mm] dugattyú magasság [mm] hajtórúd hossz [mm] forgattyúsugár [mm] hajtórúd szög [ ] forgattyú szög [ ] talp támaszköz [mm] 5
1.3 Kompresszor erőhatások (vázlat) p 1, p 2 szívó-, nyomó nyomások [MPa] p= p effektív nyomás [MPa] T 1, T 2 hőmérsékletek [ C] F=p A dugattyú erő [N] F H, F N hajtórúd erő, normálerő [N] F at alternáló tömegerő [N] F ft forgó tömegerő [N] F hc hengerfej tömítőerő [N] F f1, F f2 fedélrögzítő-csavar erők [N] F c1, F c2 csapágyerők [N] F t1, F t2 rögzítőfül-csavar erők [N] F m billentőnyomaték erőpár [N] behajtó nyomaték [Nmm] M be 6
1.4 Hajtórúd erőhatások (vázlat) F H F h1 F at F ft hajtórúd erő [N] hajtórúd-csavar erő [N] (osztott esetben) alternáló tömegerő [N] forgó tömegerő [N] 7
1.5 Hajtórúd kényszerek (vázlat) TX X-tengely irányú elmozdulás letiltása TY Y-tengely irányú elmozdulás letiltása RY Y-tengely körüli elfordulás letiltása RZ Z-tengely körüli elfordulás letiltása PIN XYZ-tengely irányú elmozdulás letiltása 8
2. Femap kezelőfelület áttekintése Menüsor Eszköztárak Modell információ Oldalsó fülsor Globális origó Alsó fülsor Munkaterület Entitás editor Koordináta-rendszer Üzenet ablak Státuszsor 9
2.1 Femap beállítások: Preferences File -> Preferences... a Preferences menüpont alatt lehet beállítani a program alapvető működését, mint a geometriai kernel típusát, a geometriai skálafaktort, az anyagkönyvtárat (anyagjellemzők), stb. 10
2.2 Femap beállítások: Geometry/Model a geometriai kernel típusának beállítása a geometriai skálafaktor beállítása 11
2.3 Femap beállítások: Interfaces a megoldó interface típusának beállítása (NX Nastran) az alapértelmezett megoldó típus beállítása (Static) Femap munkakönyvtár beállítása 0: Rendszer alapértelmezett (nem javasolt opció) 1: Modell fájl könyvtár (lehetséges opció) 2: Megadott könyvtár (javasolt opció) [munkakönyvtár elérési útvonal kiválasztása] 12
2.4 Femap beállítások: Library/Startup az anyagkönyvtár beállítása (mat_eng_mm-n-tonne-degc-watts) a mértékegységek közötti káosz elkerülése érdekében fontos a megfelelő anyagkönyvtár beállítása 13
3. Geometria importálása Bevezetés A 3D-s geometriai modellt a legtöbb esetben külső CAD szoftverrel készítjük el, amelyet importálni kell a végeselemes programba. A Femap olvassa az ismertebb CAD szoftverek által támogatott formátumokat. A legtöbb interface verziófüggő (ha Femap interface verziója korábbi, mint a CAD szoftver interface verziója -> nincs beolvasás -> másik interface használata szükséges). A geometriai modell beolvasásának legbiztosabb módja a Femap natív parasolid formátumának (.x_t) használata, melyet szinte az összes CAD szoftver támogat. 14
3.1 Modell fájl beolvasása (1) File -> Import -> Geometry az importálás során elvégzendő tennivalók: a 3D-s geometriai modell kiválasztása a geometriai skálafaktor alkalmazása a beolvasott modell megjelenítése 15
3.1 Modell fájl beolvasása (2) a modell fájl: conrod.x_t [Megnyitás] 16
3.2 Geometria skálafaktor alkalmazása a geometriai méretek a parasolid kernelben [m]- ben értelmezettek, ezért ha a CAD modellben a méretek [mm]-ben vannak megadva, skálafaktort kell alkalmazni (1 m = 1000 mm) a skálafaktor beállítása: 1000 17
3.3 Az importált geometria megjelenítése [Dimetric] [View Orient] a modell nézetei között a View Orient eszöztár segítségével lehet gyorsan váltani a megjelenített nézet: Dimetric 18
4. Geometria előkészítés Bevezetés A hajtórúd felső szem furat felületének felosztása a furatban ható terhelés hatásfelületének pontosabb megadását teszi lehetővé. A felületek felosztása többféleképpen végezhető el. A legcélszerűbb felület felosztási módszer függ a geometriai kialakítástól vagy az adott felületen alkalmazandó terhelés típusától. Esetünkben az ún. u-v paramétergörbék szerinti osztással végezzük el. A felületek felosztását a hálózás megkezdése előtt kell elvégezni! 19
4.1 Felület felosztás parancs Geometry -> Curve From Surface -> Parametric Curve... a Parasolid geometria jellegzetessége, hogy a forgás-szimmetrikus alakzatok (csapok, furatok) felületét a geometriai modellező két félre osztja a hajtórúd felső (kis) szem furat 2 félhengerének felosztása 2-2 részre (hajtórúd erő hatásfelülete) a felületek felosztását az ún. u-v paramétergörbék szerinti osztással végezzük el (a felületosztás más módszerekkel is megoldható) 20
4.2 Felső szem furat felosztás: 1. félhenger (1) kezdjük a felosztást az 1. félhengerrel válasszuk ki a piros nyíllal jelölt lila kontúrral kiemelt egyik (fél) hengerfelületet továbblépéshez: [OK] 21
4.2 Felső szem furat felosztás: 1. félhenger (2) a sárga téglalappal bekeretezett fehér nyíl jelzi a felület u-paraméter irányát az u-paraméter irány ismerete a felületosztás irányának eldöntését segíti 22
4.2 Felső szem furat felosztás: 1. félhenger (3) következő lépésben a parametrikus felületosztás módszerét adjuk meg: [Methods ^] válasszuk az Along Curve opciót (felosztás adott %-ban a kijelölt él végétől) 23
4.2 Felső szem furat felosztás: 1. félhenger (4) jelöljük ki a piros nyíllal jelölt lila félkört írjuk be az Along mezőbe: 50 (%) a [Preview] gombbal ellenőrizhető az osztópont továbblépéshez: [OK] 24
4.2 Felső szem furat felosztás: 1. félhenger (5) válasszuk az U Direction-t a felület felosztáshoz (alkotóval párhuzamosan) a továbblépéshez: [OK] a piros nyíllal jelölt helyen látható a két részre osztott felület (ne lépjünk ki a felosztás parancsból) 25
4.3 A modell alkalmas helyzetbe forgatása [View] eszköztár [Rotation Direction] [Rotate Z] forgassuk el a hajtórúd modellt a Z tengely körül az ábrán látható pozícióba a [View] eszköztár Rotate Z parancsával adott szögértékekkel (15 ) tudjuk a modellt a [Rotation Direction] (+) irányban forgatni a modell forgatását a koordinátarendszer állásával ellenőrizhetjük (sárga kör) a forgatás irányának megváltoztatásához nyomjuk meg a [Rotation Direction] gombot (+/-) 26
4.4 Felső szem furat felosztás: 2. félhenger (1) folytassuk a 2. félhenger felosztással válasszuk ki a piros nyíllal jelölt lila kontúrral kiemelt másik (fél) hengerfelületet továbblépéshez: [OK] 27
4.4 Felső szem furat felosztás: 2. félhenger (2) a sárga téglalappal bekeretezett fehér nyíl jelzi a felület u-paraméter irányát az u-paraméter irány ismerete a felületosztás irányának eldöntését segíti 28
4.4 Felső szem furat felosztás: 2. félhenger (3) következő lépésben a parametrikus felületosztás módszerét adjuk meg: [Methods ^] válasszuk az Along Curve opciót (felosztás adott %-ban a kijelölt él végétől) 29
4.4 Felső szem furat felosztás: 2. félhenger (4) jelöljük ki a piros nyíllal jelölt lila félkört írjuk be az Along mezőbe: 50 (%) a [Preview] gombbal ellenőrizhető az osztópont továbblépéshez: [OK] 30
4.4 Felső szem furat felosztás: 2. félhenger (5) válasszuk az U Direction-t a felület felosztáshoz (alkotóval párhuzamosan) a továbblépéshez: [OK] a piros nyíllal jelölt helyen látható a két részre osztott felület kilépés a felosztás parancsból: [Cancel] 31
5. Anyagjellemzők megadása, hálózás Bevezetés A hálózás előtt az analízishez szükséges anyagjellemzőket meg kell adni. Ez elvégezhető az anyagkönyvtárból (megfelelő beállítás szükséges) történő kiválasztással vagy az értékek kézzel történő beírásával. Az analízishez elengedhetetlenül szükséges anyagjellemzők száma függ az analízis típusától. Elégtelen megadás esetén a megoldó hibaüzenetet ad. Statikus (lineárisan rugalmas) analízis esetében elegendő a rugalmassági modulus (E), a Poisson-tényező ( ) és a sűrűség ( ) értékeinek megadása. A végeselemes analízis eredményének pontossága függ az alkalmazott elem típusától és mérettől, ami külön vizsgálatot igényel (konvergencia)! 32
5.1 Anyagjellemzők megadása (1) Mesh -> Geometry -> Solids... a végeselemes analízishez először a 3D geometriai modellt diszkretizálni kell (hálózás) a hálózás előtt (ha korábban nem adtuk meg) az anyagjellemzőket kell megadni 33
5.1 Anyagjellemzők megadása (2) első lépésként az anyagjellemzőket kell megadni (kiválasztással vagy beírással) statikus tisztán rugalmas analízishez elegendő a Youngs Modulus, E (rugalmassági modulus) [MPa], a Poisson Ratio, (Poisson-tényező) [-] és a Mass Density, (sűrűség) [t/mm 3 ] megadása jelen esetben az anyagkönyvtárból választunk anyagot, az alapértelmezett anyagkönyvtár megnyitáshoz nyomjuk meg a [Load...] gombot (a File->Preferences menüpontban választhatjuk ki az alapértelmezett anyagkönyvtárat) 34
5.1 Anyagjellemzők megadása (3) (másik anyagkönyvtár megadásához nyomjuk meg a [Choose Library] gombot és válasszuk ki a megfelelő anyagkönyvtárat) (mindig győződjünk meg anyagjellemzők helyes mértékegységéről az aktuális anyagkönyvtárban) a forgattyús tengely anyagának válasszuk ki az anyagkönyvtárból: 4130 Alloy Steel, tempered, Ultra High Strength visszalépés az anyag megadáshoz: [OK] 35
5.1 Anyagjellemzők megadása (4) a választott anyag szükséges anyagjellemzői statikus analízishez (E,, ) (ellenőrizzük, hogy az anyagjellemzők a megfelelő mértékegységben vannak-e) továbblépés az automatikus hálózáshoz: [OK] 36
5.2 Hálózási paraméterek beállítása (1) válasszuk ki a derékszögű koordinátarendszert: Basic Rectangular élközi csomópontok generálásának kikapcsolása 4-csomópontos tetra-elemek esetén: Midside Nodes (kikapcsolva) tovább az átlagos elemméret beállításához: [Update Mesh Sizing...] (elemméret megadása) 37
5.2 Hálózási paraméterek beállítása (2) elemtípus választás: Size For TetMeshing (tetra-elemek) átlagos elemhossz (gúla élhosszúság) megadása: Element Size 1.5 (mm) vissza az automatikus hálózáshoz: [OK] 38
5.2 Hálózási paraméterek beállítása (3) az ábra az egyes élek átlagos elemméret szerinti felosztását mutatja (az átlagos elemhossz méretének módosításához: [Update Mesh Sizing ], majd megadjuk az átlagos elemméret új értékét az előző lépés szerint) tovább a hálózás befejezéséhez: [OK] 39
5.3 A behálózott modell (1) [Entity Display] az ábra az átlagos elemmérettel behálózott modellt mutatja (a behálózott végeselemes modell mögött a 3D geometria is látható) az [Entity Display] eszköztáron a [View Geometry Toggle] gombbal kikapcsolható a 3D geometria megjelenítése (nincs rá szükség a továbbiakban) kikapcsolható az [Entity Display] eszköztáron [View Nodes Toggle] gombbal a csomópontok zöld ( ) szimbólumainak megjelenítése, amely visszakapcsolható a későbbiekben (ON/OFF) 40
5.3 A behálózott modell (2) az ábra a kész hálót mutatja az elrejtett a 3D geometriával és a kikapcsolt csomópontokkal 41
6. Terhelések megadása Bevezetés A terhelések meghatározásához általában előszámításokat kell végezni, amely során figyelembe kell venni a vizsgált modell és a vele kapcsolatban lévő elemek kölcsönhatását. Meg kell állapítani a terhelések hatásfelületét, a terhelés típusát (erő, nyomás, stb.), az irányát (komponensekkel vagy egységvektorral megadva) és nagyságát. A terhelések hatásfelületének kialakítását előzetesen el kell végezni figyelembe véve az egymással kapcsolódó alkatrészek közötti terhelésátadás mechanizmusát. Lehetőleg felületen ható terhelésekkel dolgozzunk (valóságban ez van)! 42
6.1 Terhelések a hajtórúdon F H F h1 F at F ft = 38100 [N] (total) (F at és F ft értékkel korrigálva) = 18000 [N] (total) = 600 [N] (nem vesszük figyelembe) = 385 [N] (nem vesszük figyelembe) 43
6.2 Terhelési adatkészlet definiálása (1) Model -> Load -> Create/Manage Set a terhelés(eke)t egy terhelési adatkészletben kell elhelyezni, amelyet létre kell hozni a Load Set Manager-ben 44
6.2 Terhelési adatkészlet definiálása (2) új terhelési adatkészlet létrehozása: [New Load Set ] az adatkészlet nevének megadása: Title: Terhelés vissza a Load Set Manager-hez: [OK] 45
6.2 Terhelési adatkészlet definiálása (3) [Model Info] kilépés a parancsból: [Done] a létrehozott Terhelés adatkészlet megjelenik Model Info struktúrában 46
6.3 Terhelések definiálása: hajtórúd erő (1) Model -> Load -> On Surface a terhelés(eke)t célszerű a geometriai felületen (On Surface) elhelyezni a korábbi geometriai előkészítésnek megfelelően (3D modell esetén lehetőleg kerülni kell a pontszerű és vonalmenti terheléseket) 47
6.3 Terhelések definiálása: hajtórúd erő (2) a hajtórúd felső szem furatában ébredő hajtórúd erő (F H ) a piros nyíllal jelölt negyed hengerfelületek (2 db.) kijelölése az aktuálisan kijelölt (sárga) felület(ek) a [Preview] gomb megnyomásával (ON/OFF) kiemelhető(k) továbblépés a terhelés megadásához: [OK] [Preview] 48
6.3 Terhelések definiálása: hajtórúd erő (3) megadjuk a terhelés nevét (opcionális): Title Hajtórúd erő kiválasztjuk a listából a terhelés típusát: [Bearing Force] kiválasztjuk a terhelés irányát: Direction Magnitude Only beírjuk az erő értékét (a megadott érték az összes kijelölt felületen hat): Magnitude 38100 (N) Load Angle 120 ( ) Total Load (bekapcsolva) tovább az irány megadáshoz: [OK] 49
6.3 Terhelések definiálása: hajtórúd erő (4) a hajtórúd erő irányának egységvektora: Base X [0.] Y [0.] Z [0.] Tip X [0.] Y [0.] Z [-1.] a [Preview] gomb megnyomásával a hajtórúd erő vektor irányát ellenőrizhetjük (sárga téglalappal keretezett fehér nyíl) terhelés definiálás befejezéshez: [OK] [Preview] 50
6.3 Terhelések definiálása: hajtórúd erő (5) [View Loads Toggle] [Model Info] a terhelések megjelenítésére szolgáló zöld ( ) szimbólumok (sárga körben) elrejthetők a [View] eszköztár [View Loads Toggle] gombjával (ON/OFF) a definiált terhelés megjelenik a [Model Info] fastruktúrában: Loads Terhelés Hajtórúd erő a parancs befejezése és kilépés: [Cancel] 51
6.4 Terhelések definiálása: csavarerő (1) Model -> Load -> On Surface a terhelés(eke)t célszerű a geometriai felületen (On Surface) elhelyezni a korábbi geometriai előkészítésnek megfelelően (3D modell esetén lehetőleg kerülni kell a pontszerű és vonalmenti terheléseket) 52
6.4 Terhelések definiálása: csavarerő (2) osztott hajtórúd esetében a csavarmeneteken ébredő előfeszítő erő (F h1 ) megadása (a két csavaron összesen) a piros nyíllal jelölt (fél) hengerfelületek kijelölése az aktuálisan kijelölt (sárga) felület(ek) a [Preview] gomb megnyomásával (ON/OFF) kiemelhető(k) továbblépés a terhelés megadásához: [OK] [Preview] 53
6.4 Terhelések definiálása: csavarerő (3) megadjuk a terhelés nevét (opcionális): Title Csavarerő kiválasztjuk a listából a terhelés típusát: [Force] kiválasztjuk a terhelés irányát: Direction Components beírjuk az erőkomponens(ek) értékét (a megadott érték az összes kijelölt felületen hat): FZ -30000 (N) Total Load (bekapcsolni) a terhelés definiálás befejezéshez: [OK] 54
6.4 Terhelések definiálása: csavarerő (5) [View Loads Toggle] [Model Info] a terhelések megjelenítésére szolgáló zöld ( ) szimbólumok (sárga körben) elrejthetők a [View] eszköztár [View Loads Toggle] gombjával (ON/OFF) a definiált terhelés megjelenik a Model Info fastruktúrában: Loads Terhelés Csavarerő a parancs befejezése és kilépés: [Cancel] 55
6.5 A modell alkalmas helyzetbe forgatása [View] eszköztár [Rotation Direction] [Rotate X Y Z] forgassuk el a hajtórúd modellt az ábrán látható pozícióba a [View] eszköztár Rotate X Y Z parancsaival adott szögértékekkel (15 ) tudjuk a modellt a [Rotation Direction] (+) irányban forgatni a modell forgatását a koordinátarendszer állásával ellenőrizhetjük (sárga kör) a forgatás irányának megváltoztatásához nyomjuk meg a [Rotation Direction] gombot (+/-) 56
6.6 Terhelések definiálása: csavarfej erő (1) Model -> Load -> On Surface a terhelés(eke)t célszerű a geometriai felületen (On Surface) elhelyezni a korábbi geometriai előkészítésnek megfelelően (3D modell esetén lehetőleg kerülni kell a pontszerű és vonalmenti terheléseket) 57
6.6 Terhelések definiálása: csavarfej erő (2) osztott hajtórúd esetében a csavarfej alatt ébredő előfeszítő erő (F h1 ) megadása (a két csavarfej alatt összesen) a piros nyíllal jelölt washer-felületek kijelölése az aktuálisan kijelölt (sárga) felület(ek) a [Preview] gomb megnyomásával (ON/OFF) kiemelhető(k) továbblépés a terhelés megadásához: [OK] [Preview] 58
6.6 Terhelések definiálása: csavarfej erő (3) megadjuk a terhelés nevét (opcionális): Title Csavarfej erő kiválasztjuk a listából a terhelés típusát: [Force] kiválasztjuk a terhelés irányát: Direction Components beírjuk az erőkomponens(ek) értékét (a megadott érték az összes kijelölt felületen hat): FZ 30000 (N) Total Load (bekapcsolni) a terhelés definiálás befejezéshez: [OK] 59
6.6 Terhelések definiálása: csavarfej erő (5) [View Loads Toggle] [Model Info] a terhelések megjelenítésére szolgáló zöld ( ) szimbólumok (sárga körben) elrejthetők a [View] eszköztár [View Loads Toggle] gombjával (ON/OFF) a definiált terhelés megjelenik a Model Info fastruktúrában: Loads Terhelés Csavarfej erő a parancs befejezése és kilépés: [Cancel] 60
7. Kényszerek definiálása Bevezetés A végeselemes analízis a kis alakváltozásokat végző, lineárisan rugalmas anyagú szerkezeteknél egy lineáris egyenletrendszer megoldása, ami mindig megoldható, ha a szerkezet megtámasztása statikailag határozott vagy határozatlan. Ez azt jelenti, hogy a geometriai kényszerekkel lekötött szabadságfokok száma azonos, vagy több, mint a szerkezet merevtest szerű mozgásának szabadságfoka (6 db. szabadságfoka van: X, Y, Z tengely irányú elmozdulás és a tengelyek körüli elfordulás). A kényszerek definiálásakor a merevtest szerű mozgást akadályozzuk meg. Lehetőleg felületen ható kényszerekkel dolgozzunk (valóságban ez van)! 61
7.1 Kényszerek a hajtórúdon F A F A a kényszereket a piros körrel jelölt helyeken, a hajtórúd felső (F) és az alsó (A) szem furatában definiáljuk a felső (F) szem furat felületein lekötjük az X és Y irányú elmozdulásokat (TX, TY) és az Y és Z tengely körüli elfordulásokat (RY, RZ) az alsó (A) szem furat felületein lekötjük az X, Y és Z irányú elmozdulást (PIN) (az X, Y és Z tengely körüli elfordulhat) 62
7.2 Kényszer adatkészlet definiálása (1) Model -> Constraint -> Create/Manage Set a kényszer(eke)t egy kényszer adatkészletben kell elhelyezni, amelyet létre kell hozni a Constraint Set Manager-ben 63
7.2 Kényszer adatkészlet definiálása (2) új kényszer adatkészlet létrehozása: [New Constraint Set ] az adatkészlet nevének megadása: Title: Kényszer vissza a Constraint Set Manager-hez: [OK] 64
7.2 Kényszer adatkészlet definiálása (3) [Model Info] a létrehozott Kényszer adatkészlet megjelenik a Model Info struktúrában kilépés a parancsból: [Done] 65
7.3 Kényszer definiálása: felső szem (1) Model -> Constraint -> On Surface a kényszer(eke)t célszerű a geometriai felületen (On Surface) elhelyezni a korábbi geometriai előkészítésnek megfelelően (3D modell esetén lehetőleg kerülni kell a pontszerű és vonalmenti kényszereket) bizonyos esetekben a kényszerek értelmezése koordinátarendszer-függő (Arbitrary in CSys) 66
7.3 Kényszer definiálása: felső szem (2) a hajtórúd felső szem furatának hengerfelületein hatnak a kényszerek (TX, TY, RY, RZ) a piros nyíllal jelölt felületek kijelölése az aktuálisan kijelölt (sárga) felület(ek) a [Preview] gomb megnyomásával (ON/OFF) kiemelhető(k) továbblépés a kényszer megadásához: [OK] [Preview] 67
7.3 Kényszer definiálása: felső szem (3) megadjuk a kényszer nevét (opcionális): Title Felső szem kiválasztjuk a megfelelő kényszer típusát: Advanced Types Arbitrary in CSys [Nodal Output CSys] TX TY TZ RX RY RZ (X és Y tengely irányú elmozdulás letiltása és Y és Z tengely körüli elfordulás letiltása) szükség esetén a koordinátarendszer kiválasztása (amelyikben értelmezzük) a kényszer definiálás befejezéshez: [OK] 68
7.3 Kényszer definiálása: felső szem (4) [View Loads Toggle] [Model Info] a kényszereket jelölő ciánkék ( ) szimbólumok (sárga körben) elrejthetők az eszköztáron a [View Loads Toggle] gombbal (ON/OFF) a definiált kényszer megjelenik a Model Info fastruktúrában: Constraints Kényszer Felső szem a parancs befejezése és kilépés: [Cancel] 69
7.4 Kényszer definiálása: alsó szem (1) Model -> Constraint -> On Surface a kényszer(eke)t célszerű a geometriai felületen (On Surface) elhelyezni a korábbi geometriai előkészítésnek megfelelően (3D modell esetén lehetőleg kerülni kell a pontszerű és vonalmenti kényszereket) bizonyos esetekben a kényszerek értelmezése koordinátarendszer-függő (Arbitrary in CSys) 70
7.4 Kényszer definiálása: alsó szem (2) a hajtórúd alsó szem furatának hengerfelületein hat a kényszer (PIN) a piros nyíllal jelölt felületek kijelölése az aktuálisan kijelölt (sárga) felület(ek) a [Preview] gomb megnyomásával (ON/OFF) kiemelhető(k) továbblépés a kényszer megadásához: [OK] [Preview] 71
7.4 Kényszer definiálása: alsó szem (3) megadjuk a kényszer nevét (opcionális): Title Alsó szem kiválasztjuk a megfelelő kényszer típusát: Standard Types Pinned - No Translation (radiális irányú elmozdulás és tengely körüli elfordulás letiltása a hengeres felület hengerkoordináta-rendszerében, amely ilyenkor automatikusan létrejön) a kényszer definiálás befejezéshez: [OK] 72
7.4 Kényszer definiálása: alsó szem (4) [View Loads Toggle] [Model Info] a kényszereket jelölő ciánkék ( ) szimbólumok (sárga körben) elrejthetők az eszköztáron a [View Loads Toggle] gombbal (ON/OFF) a definiált kényszer megjelenik a Model Info fastruktúrában: Constraints Kényszer Alsó szem a parancs befejezése és kilépés: [Cancel] 73
8. Analízis futtatása Bevezetés A végeselemes analízis futtatása előtt ellenőrizzük: a geometriai modell megfelelőségét a kontakt felületek definiálását (ha vannak) az anyag(ok) és tulajdonság(ok) definiálását és modellhez rendelését a háló méretének és minőségének megfelelőségét a terhelés(ek) definiálását és modellhez rendelését a kényszer(ek) definiálását és modellhez rendelését Az analízisnek megfelelő analízis típus kiválasztása (pl. statikus (lineárisan rugalmas), kihajlás, nemlineáris, stb.) 74
8.1 Analízis parancs Model -> Analysis az analízis parancs indítása 75
8.2 Új analízis definiálása új analízis létrehozása: [New ] az analízis elnevezése (opcionális): Analysis Set Title Hajtórúd Analysis Program [36..NX Nastran] (megoldó) Analysis Type [7..Buckling] (analízis típusa) továbblépés: [OK] 76
8.3 Analízis indítása a definiált analízis megjelenik az Analysis Set Manager-ben az analízis indítása: [Analyze] 77
8.4 Analízis monitor [Analysis Monitor] és [Model Info] az analízis folyamata az Analysis Monitor-ban nyomon követhető az analízis megjelenik a Model Info fastruktúrában az analízis befejezését az Analysis Monitor alján lévő [Load Results] gomb aktívvá válása jelzi, ne nyomjuk meg a gombot, mert az eredmények automatikusan betöltődnek a futtatással kapcsolatos további információk is megjelennek az üzenet ablakban [Message] kilépés az Analysis Monitor-ból: [X] [Message] 78
9. Eredmények megjelenítése Bevezetés Az analízis különböző eredményeinek megjelenítése, mint: kontúr/metszet megjelenítés deformáció nagyítás (megjelenítéshez) beállítás deformálatlan/deformált alak megjelenítés animált kontúr megjelenítés csomóponti (kontúr) adat lekérdezés képernyőről A megjelenített képernyőképek a legnépszerűbb bitmap formátumban fájlba menthetők a dokumentáláshoz (File -> Picture -> Save ) 79
9.1 Eredmény adatok értelmezése a kihajlás analízis (Buckling) eredményei: Results 1) NX NASTRAN Case 1 (statikus eredmények: feszültség, deformáció) 2) Eigenvalue 1 (kihajlási eredmények: sajátérték, lengéskép) 80
9.2 Eredmények megjelenítése parancs View -> Select a megjelenítendő eredmények kiválasztása parancs indítása 81
9.3 Deformált alak és kontúr megjelenítése (1) a deformált alak megjelenítése: Deformed Style Deform (kijelölni) a kontúr eredmény megjelenítése: Contour Style Contour (kijelölni) a deformált alak és a kontúr adatok beállítása: [Deformed and Contour Data ] 82
9.3 Deformált alak és kontúr megjelenítése (2) eredménykészlet kiválasztása: Output Set [1..NX Nastran Case 1] (megjelenítendő futtatási eredmények adatkészlete) deformált alak és kontúr kiválasztása: Output Vectors Deform [1..Total Translation] (deformált alak: a teljes elmozdulás) Contour [60031..Solid Von Mises Stress] (kontúr: a Von Mises-féle feszültség) megjelenítendő kontúr további opciói: [Contour Options ] 83
9.3 Deformált alak és kontúr megjelenítése (3) csomóponti eredmények megjelenítése: Contour Type Nodal (kijelölni) (a modellről közvetlenül lekérdezett eredmények a csomóponti adatokat fogják mutatni) vissza a deformált alak és a kontúr adatok beállításhoz: [OK] 84
9.3 Deformált alak és kontúr megjelenítése (4) a kiválasztott adatok elfogadása: [OK] 85
9.3 Deformált alak és kontúr megjelenítése (5) a kiválasztott eredmények megjelenítése: [OK] 86
9.4 A megjelenített Von Mises-féle feszültség a bal alsó sarokban a megjelenítésre kiválasztott adatok láthatók (a max. deformáció [mm]-ben): Output Set: NX Nastran Case 1 Deformed(#): Total Translation Nodal Contour_ Solid Von Mises Stress jobb oldalt található a színekkel megjelenített Contour adatok színskálája, itt a Von Mises-féle feszültség ([MPa]-ban) [Színskála] [Megjelenítésre kiválasztott adatok] 87
9.5 Elem-élek megjelenítésének be/kikapcsolása [View Style] [View Style] -> Filled Edges elem-élek megjelenítésének kikapcsolása a jobb láthatóság érdekében a [View] eszköztáron a [View Style] gombbal (ON/OFF) 88
9.6 Dinamikus metszősík definiálása (1) View -> Advanced Post -> Dynamic Cutting Plane dinamikus metszősík definiálása a metszeti megjelenítéshez 89
9.6 Dinamikus metszősík definiálása (2) a dinamikus metszősík kiválasztás megkezdéséhez nyomjuk meg a [Plane ] gombot a metszősík megadásához válasszuk a [Methods ^] gombot, majd a felugró menüből válasszuk a [Global Plane] opciót (a globális koordináta-síkok közül fogunk választani) 90
9.6 Dinamikus metszősík definiálása (3) megadjuk a metszősík egy pontját: Base X [0.] Y [0.] Z [0.] valamint kiválasztjuk a globális koordináta-síkot: Direction Positive XY Plane (kijelölni) a kiválasztott metszősík a [Preview] gombbal megtekinthető (a fehér nyilak irányában történik az anyagelvétel) a metszősík kiválasztásához: [OK] 91
9.6 Dinamikus metszősík definiálása (4) a slider (csúszka) segítségével lépegethetünk a metszősíkkal (a Value mezőben adott pozícióba állíthatjuk a metszősíkot, a Delta mezőben pedig beállíthatjuk a slider lépésközét ) a végső pozíció legyen: Value 90. (beírni) a metszősík véglegesítéséhez: [OK] 92
9.7 Dinamikus metszősík megjelenítése View -> Select a megjelenítendő eredmények kiválasztása parancs indítása 93
9.8 Deformált alak és metszet megjelenítése a deformált alak megjelenítése: Deformed Style Deform (kijelölni) a kontúr eredmény megjelenítése: Contour Style Section Cut (kijelölni) a deformált alak és a metszet megjelenítése: [OK] 94
9.9 Deformált alak és metszet megjelenítése (1) az ábrán korábban beállított dinamikus metszősík szerinti metszet látható (Trimetric View) 95
9.9 Deformált alak és metszet megjelenítése (2) az ábrán korábban beállított dinamikus metszősík szerinti metszet látható (Top View) csak a szelvény megjelenítéséhez kapcsoljuk be a [View Style] > Clipping Plane > Clipping On opciót 96
9.10 További metszetek megjelenítése (1) az ábrán a ZX metszősík szerinti metszet látható (Dimetric View) 97
9.10 További metszetek megjelenítése (2) az ábrán a ZX metszősík szerinti metszet látható (Front View) csak a szelvény megjelenítéséhez kapcsoljuk be a [View Style] > Clipping Plane > Clipping On opciót 98
9.11 Kihajlási eredmények megjelenítése View -> Select a megjelenítendő eredmények kiválasztása parancs indítása 99
9.12 Kihajolt alak megjelenítése (1) a kihajlási alak megjelenítése: Deformed Style Deform (kijelölni) a kontúr eredmény megjelenítése: Contour Style None - Model Only (kijelölni) a deformált alak beállítása: [Deformed and Contour Data ] 100
9.12 Kihajolt alak megjelenítése (2) eredménykészlet kiválasztása: Output Set [2..Eigenvalue 1] (megjelenítendő futtatási eredmények adatkészlete) deformált alak és kontúr kiválasztása: Output Vectors Deform [1..Total Translation] (deformált alak: a teljes elmozdulás) Contour [-] (kontúr: üresen hagyni) a kiválasztott adatok elfogadása: [OK] 101
9.12 Kihajolt alak megjelenítése (3) a kiválasztott eredmények megjelenítése: [OK] 102
9.13 Kihajolt alak megjelenítése (4) kihajolt alak a bal alsó sarokban a megjelenítésre kiválasztott adatok láthatók (a deformáció értéke nem valós): Output Set: Eigenvalue 1 # (szám) Deformed(1): Total Translation (nem valós érték) az Eigenvalue 1 # (szám) a kihajlással szembeni biztonsági tényező a feladat szerint a biztonsági tényező értéke: ~8.9 [Megjelenítésre kiválasztott adatok] 103
11.14 További post-processing beállítások (1) [Post Options] [Post] a [Post] eszköztár [Post Options] menüben a megjelenítéssel kapcsolatos alapvető beállítások végezhetők el: deformált/deformálatlan alak megjelenítése deformáció felnagyítása megjelenítéshez animáció megjelenítése további megjelenítési beállítások 104
11.15 Aktuális deformáció megjelenítése [Post Option] a képernyőn a deformáció valódi méretben (1:1) történő megjelenítése a [Post Option] menüben állítható be 105
11.16 Deformáció nagyítás beállítása [Post Option] a képernyőn a deformáció nagyítás (X:1) beállítása (a jobb megjelenítés érdekében) az aktuális nagyítás értéke: Actual [10] (célszerű a képernyőn jól látható, de nem túlzott mértékű nagyítás beállítása) kilépés a parancsból: [OK] 106
11.17 Deformált/deformálatlan/animált nézet [Post] [Undeformed View] [Deformed View] [Animated View] a deformálatlan modell megjelenítése (0 deformáció megjelenítése) a deformált modell megjelenítése (a beállított deformáció nagyításnak megfelelően) az animált modell megjelenítése (a beállított animációs opcióknak megfelelően) 107
11.18 Animált megjelenítés beállítása [Post Option] az animáció során az eredmények 0-MAX értékek közötti fázisainak (Positive Only) megjelenítése az animáció a fel- és leterhelési fázisokat jeleníti meg (Load and Unload) 108
9.19 Eredmények lekérdezése a képernyőről (1) [Local Menu] a képernyő üres területén a jobb egérgombbal előhívott [Local Menu] (helyi menü) Show Tooltips opciójának bekapcsolása (ON) 109
9.19 Eredmények lekérdezése a képernyőről (2) [Select] a [Select] (kiválasztás) eszköztáron válasszuk a [Selector Entity] menüben a [Node] opciót a csomóponti kiválasztáshoz (az ikon megváltozik az eszköztáron) a [Select] (kiválasztás) eszköztáron válasszuk a [Selector Mode] menüben a [Front] opciót az előtérben lévő entitások kiválasztásához (az ikon megváltozik az eszöztáron) 110
9.19 Eredmények lekérdezése a képernyőről (3) a [Node] kiválasztás aktiválása után a képernyőn most már csak a csomópontok között tudunk lépkedni az egérkurzorral a kívánt csomópontban (pl. a piros nyíllal jelölt helyen) megállítva az egérkurzort (kb. 3 s-ig) az aktuális csomóponti adatok (deformáció, kontúradat) megjelennek a képernyőn (kb. 10 s-ig) 111
9.19 Eredmények lekérdezése a képernyőről (4) [Select] a csomóponti kiválasztás kikapcsolásához válasszuk a [Select] eszköztáron a [Selector Entity] menüben a [None] opciót a normál módú entitás kiválasztásához válasszuk a [Select] eszköztáron a [Selector Mode] menüben a [Normal] opciót 112
VÉGE 113
JÁRMŰELEMEK ÉS JÁRMŰ-SZERKEZETANALÍZIS Készítette: Devecz János mestertanár email: devecz@kge.bme.hu Tel.: +36-1-463-1111/5852 TANSZÉK H-1111 BUDAPEST, MŰEGYETEM RKP. 3 ST. ÉPÜLET 208/2 SZOBA TEL: +36-1-463-1739 WWW.JHT.BME.HU