вторник, 11 июня 2013 г.

Autodesk Simulation. Переделка конструкторской модели в расчетную. Емкость


Продолжаем серию публикаций по мотивам доклада на киевском САПРяжении. На текущий момент опубликованы следующие сообщения из цикла: 
Сегодня речь пойдет о следующем проекте, под условным названием: "Ёмкость"
В прошлые разы шла речь о "косметических" упрощениях в модели. Т.е. мы с Вами убирали отдельные детали и мелкие элементы. Однако это не всегда дает результат. Именно о подобном примере и пойдет сегодня речь.

Итак, у нас есть тонкостенная "емкость" с двумя особенностями в виде "входа" и "выхода". Геометрическая модель - крайняя левая, на картинке ниже:
Далее, по средине, идет вариант сетки, который Autodesk Simulation (AS) предлагает "по умолчанию". Подобную сетку он создает буквально за пару минут, и она кажется вполне приличной. Однако, увы так только кажется. Для тонкостенных конструкций есть правило, которое говорит, что для адекватного представления должно быть не менее четырех элементов на толщину. Ну в крайнем случае - два. Если это учесть получается крайне правая сетка. При этом на разбивку уже тратится существенно больше времени да и количество элементов выросло в 20 раз!
Собственно данный рисунок подтверждает тот факт, что у нас в правой модели преимущественно два элемента на толщину (хотя увы и не везде).

Теперь рассмотрим еще одну иллюстрацию:
Она кажется до боли знакомой и похожей на первую картинку. Однако не совсем. В чем отличие? Отличие в том, что первая картинка это твердотельная, объемная геометрия (solid) разбитая на КЭ типа solid, на нормальную сетку с учетом правила, относительно количества элементов на толщину. А третья - это разбивка этой же геометрии на КЭ типа plate-shell (пластина-оболочка) благодаря опции "Midplane" при генерации сетки. Причем если разбивка на подобные "лапти" в варианте "solid" - является крайне не точной, то аналогичная по размеру сетка типа "shell" - вполне нормальна. Причина такой разницы в отличии типа КЭ, и внутренней математики используемой для решения. Давайте пока примем данный вопрос на веру, а детальное рассмотрение оставим для будущих публикаций.

Теперь дошла очередь и до средней картинки - она получена с тем же размером что и самая левая, но с включенной опцией "midplane" как у самой правой. Не смотря на разное количество элементов левая и центральная сетка являются вполне равнозначными с точки зрения требуемых вычислительных мощностей для решения (тут дело в пресловутой "разной математике"). В то же время хорошо видно, что время создания сетки для варианта "Midplane" - существенно меньше (в 5 раз). А если бить с настройками по умолчанию - то и разбивка и решение будет практически мгновенным, но при этом точным.

Идем далее.
Конечно емкость это хорошо. Но проблема в том, что она редко может существовать без опор. Теперь мы вдохновленные замечательной опцией midplane переходим к созданию сетки с настройками по умолчанию (я напоминаю), но для двух вариантов исполнения геометрии:

  • единое тело
  • сборка
Как видно по изображению, разница по сетке вполне существенна - почти в три раза. Теперь возникает вопрос из-за чего? С одной стороны ответ тут же становится понятным - из-за того что в первом варианте одно тело, а во втором несколько. Но все же..
Дело в том, что в первом случае Autodesk Simulation создает всю сетку за единый проход сливая узлы, которые он получает на стыке геометрии между собой. Это дает ему возможность разбивать достаточно большими "лаптями".
В то же время разбивая сборку AS вынужден разбивать каждую деталь по отдельности, и только потом сливать сетку от разных частей. При этом в месте "стыка" ему приходится создавать достаточно мелкие элементы - размером в половину зазора, что и показано на рисунке. Именно эти мелкие элементы и определяют "отправной" размер для всей сетки.

Васильев Антон для adsk.tmm-sapr.org