Основы работы в системах «t-flex Анализ» и  « t - flex Динамика»

РЯЗАНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)»

 

 

А.Н. Паршин, С.В. Челебаев

 

ОСНОВЫ РАБОТЫ В СИСТЕМАХ «T-FLEX АНАЛИЗ» И  «T - FLEX ДИНАМИКА»

Методические указания для бакалавров к практическим занятиям по дисциплине «Основы новых компьютерных технологий в машиностроении»

Рязань 20 1 4

УДК 004.92 ББК 32.973.26-018.2

Паршин А.Н., Челебаев С.В.

 

Основы работы в системах «T-Flex Анализ» и «T-Flex Динамика».

Методические указания для бакалавров к практическим занятиям по дисциплине«Основы новых компьютерных технологий в машиностроении». Рязань: Рязанский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», 2014.– 46c.

 

Рецензент: А.К. Мусолин д.т.н., проф., заведующий кафедрой автоматизации информационных и технологических процессов РГРТУ.

 

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Основы новых компьютерных технологий в машиностроении» содержат краткое описание основных положений работы в системах «T-Flex анализ» и «T-Flex динамика версии 12 автоматизированного программного комплекса T-Flex». В методических указаниях рассмотрены примеры статического экспресс-анализа модели металлической пластины и динамического экспресс-анализа трехмерной модели упрощенного кривошипно-ползунного механизма.

Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 151900 всех форм обучения.

 

Ил.42. Библиогр.: 3 назв.

Ключевые слова: конечно-элементная сетка, шарнир, контакты между телами, нагружения, закрепления, датчики, 3D операция, 3D фрагмент.

 

Печатается по решению методического совета Рязанского института (филиала) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)».

 

© Рязанский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», 2014

©                                               Паршин А.Н., 2014

©                                               Челебаев С.В., 2014

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Введение……………………………………………………………………………4

2 Основы работы в системе «T-Flex Анализ»…………………………………...5

Практическое упражнение № 1. Статический экспресс-анализ модели металлической пластины………………………………………………………...13

3 Основы работы в системе «T-Flex Динамика»………………………………21

Практическое упражнение № 2. Динамический экспресс-анализ   трехмерной модели упрощенного кривошипно-ползунного механизма…...28

Список использованных источников……………………………………….......45

Введение

Использование в учебном процессе новых компьютерных технологий является, в настоящее время, основой повышения качества образования. Целью дисциплины "Основы новых компьютерных технологий в машиностроении" является получение студентом знаний в данной предметной области, позволяющее студентам направления подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» сформироваться как специалистам определенного уровня, способным вести успешную профессиональную деятельность при решении экономических и производственных задач в условиях рыночной экономики с использованием современных знаний в области компьютерных технологий.

Курс формирует у студентов основы системного подхода к решению сложных практических задач, понимание основных законов и тенденций развития данной отрасти знаний, способность выполнять анализ возникающих проблем, определять задачи и наилучшие методы их решения.

Данные методические указания содержат краткое описание основных положений работы в системах T-Flex анализ и T-Flex динамика версии 12 автоматизированного программного комплекса T-Flex.

Система T-FLEX Анализ – многофункциональный программный комплекс для конечно-элементного моделирования различных задач. Система позволяет выполнять статические, частотные и тепловые расчеты, проводить анализ устойчивости конструкций. Параметрические изменения исходной твёрдотельной модели автоматически переносятся на сеточную конечно-элементную модель.

Система T-FLEX Динамика – система исследования динамики пространственных механических систем. Приложение T-FLEX Динамика является интегрированным в T-FLEX CAD модулем, позволяющим производить динамические расчёты пространственных механических систем. Данный модуль основан на собственных алгоритмах, разработанных в компании ´Топ Системы.

Практическое упражнение № 1

Шарниры

Шарниры определяют связи и взаимодействия между отдельными телами в задаче динамического анализа. Они создаются в задаче автоматически на основе заданных в модели степеней свободы и сопряжений. В основных типах шарниров система позволяет моделировать трение, а в односторонних контактах также задавать параметры удара. На данный момент в системе реализованы следующие типы шарниров приведенных ниже.

Сферический шарнир. Разрешены повороты во всех направлениях и запрещены все перемещения.

Вращательный шарнир. Разрешено только вращение вокруг определенной оси. Остальные перемещения и направления поворотов запрещены. Имитирует дверную петлю.

Цилиндрический шарнир. Разрешено вращение вокруг определенной оси и перемещение вдоль неё.

Поступательный шарнир. Разрешено только перемещение в определенном направлении.

Винтовой шарнир. Имитирует винтовое соединение. Создается на основе передаточных связей. Разрешен поворот вокруг одной оси с одновременным перемещением вдоль нее.

Контактный шарнир. Контактные шарниры задают отношение между парой элементов тел, связанных другими шарнирами. Контактные пары могут быть различными: точка-точка, точка-кривая, прямая-плоскость, плоскость-тело, плоскость-плоскость и т.д. Отношение может быть касанием, расстоянием, либо расстоянием с неравенством (в последнем случае контактный шарнир является односторонним).

Неопределенный шарнир. Все остальные сочетания связей, которые система не смогла определить как известные ей шарниры она все равно в задаче учитывает и превращает в неопределенный шарнир. Такие связи считаются идеальными, для них нельзя задавать параметры трения.

Каждый тип шарнира имеет определенные свойства, которые пользователь может регулировать. Например, геометрические размеры, параметры трения и т.д.

Контакты между телами

Одной из особенностей системы является реалистичное моделирование контактов между телами сборки. Пользователь освобождён от необходимости задавать точки контакта самостоятельно. Имеется возможность задавать системе, контакты каких тел она должна посчитать, а каких – нет, а также параметры удара и трения отдельно для каждой пары тел. Все расчёты производятся самой системой на основе точной геометрии тел (используются геометрические данные ядра Parasolid). Таким образом, система позволяет реалистичное моделирование контакта между абсолютно любыми телами.

Для шарниров на данный момент в системе реализованы следующие параметры, описывающие контакты между шарнирами, которые приведены ниже:

· Коэффициенты трения покоя, трения движения и вязкого трения;

· Натяг. Для некоторых типов шарниров можно учесть соединение деталей с натягом. Это означает, что соединение деталей производится с некоторым дополнительным усилием и упругими деформациями, вызванными несовпадением посадочных размеров. Параметр имеет размерность силы, он определяет дополнительную реакцию в шарнире, которая будет учитываться при расчёте сил трения;

· Геометрические размеры шарнира учитываются при расчёте трения в шарнире.

Для контактов в системе реализованы следующие параметры, описывающие контакты между телами, которые приведены ниже:

· Коэффициенты трения покоя, движения, качения и верчения;

· Коэффициент восстановления при ударе характеризует степень сохранения механической энергии тел после соударения;

· Минимальная скорость, с которой начинает действовать упругое соударение (слабый удар считается неупругим).

Нагружения

Нагружения - это специальные объекты, которые создаются пользователем пред выполнением расчёта. В качестве нагружений можно задавать силы, моменты и вращения. Для отдельных тел можно задавать линейную и угловую скорости, которые они имеют в начальный момент. Особый вид нагружения – пружины. Благодаря возможности задания жесткости при помощи графика этот вид нагружения позволяет задавать в общем случае не только пружины, но и биполярные силы с произвольными законами.

На данный момент в системе реализованы следующие типы нагружений приведенных ниже.

Гравитация. Система позволяет учесть в расчёте любое значение ускорения свободного падения в произвольном направлении.

Начальная скорость. Пользователь имеет возможность задать начальную скорость для любых тел задачи. По умолчанию скорости тел в начале моделирования равны нулю

Точечная сила создаёт силу, действующую в заданном направлении. Сила может быть задана значением или графиком. В последнем случае можно задать переменное значение, зависящее от времени или датчика.

Биполярный силовой элемент (пружина) позволяет создавать пружины, демпферы или произвольные биполярные точечные силы, задаваемые графиком. Также при помощи данного нагружения можно моделировать линейный привод, толкающий два тела с заданной скоростью или ускорением. Это позволяет моделировать, например, работу гидроцилиндра

Вращение позволяет создать привод, вращающий тело вокруг заданной оси с заданной угловой скоростью. Максимальный крутящий момент, развиваемый приводом, по желанию пользователя, может быть ограничен.

Момент позволяет задать вектор внешнего момента, действующего на тело.

Параметры трения и удара. Система может моделировать свойства взаимодействия между элементами системы.

 

Датчики

Специальные объекты задачи динамического анализа, предназначенные для считывания и передачи результатов расчёта на средства отображения результатов. Датчики могут быть нескольких типов, в зависимости от объекта измерения:

· датчик в точке;

· датчик в шарнире;

· датчик на теле;

· датчик для измерения расстояний между двумя объектами;

· датчик «Пара тел».

Результаты

Записываются на основе считанных датчиками показаний или отображаются в виде графических знаков (стрелок) непосредственно во время выполнения расчёта. Результаты обычно хранятся в виде графиков.

Настройки задачи

Расчёт выполняется методом вычисления состояния системы по кадрам. Для каждого кадра запоминается информация о состоянии системы. Для расчёта каждого кадра записи система совершает некоторое количество шагов моделирования, это может быть один шаг на каждый кадр, а может быть тысяча. Пользователь может задать штатное количество шагов, которое система будет использовать (Рисунок 20). В случае если штатного количества шагов в кадре не хватает для обеспечения точности, система будет их увеличивать вплоть до максимального значения, также указываемого пользователем.

Рисунок 20 – Параметры моделирования

Практическое упражнение № 2

РЯЗАНСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)»

 

 

А.Н. Паршин, С.В. Челебаев

 

ОСНОВЫ РАБОТЫ В СИСТЕМАХ «T-FLEX АНАЛИЗ» И  «T - FLEX ДИНАМИКА»

Методические указания для бакалавров к практическим занятиям по дисциплине «Основы новых компьютерных технологий в машиностроении»

Рязань 20 1 4

УДК 004.92 ББК 32.973.26-018.2

Паршин А.Н., Челебаев С.В.

 

Основы работы в системах «T-Flex Анализ» и «T-Flex Динамика».

Методические указания для бакалавров к практическим занятиям по дисциплине«Основы новых компьютерных технологий в машиностроении». Рязань: Рязанский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», 2014.– 46c.

 

Рецензент: А.К. Мусолин д.т.н., проф., заведующий кафедрой автоматизации информационных и технологических процессов РГРТУ.

 

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Основы новых компьютерных технологий в машиностроении» содержат краткое описание основных положений работы в системах «T-Flex анализ» и «T-Flex динамика версии 12 автоматизированного программного комплекса T-Flex». В методических указаниях рассмотрены примеры статического экспресс-анализа модели металлической пластины и динамического экспресс-анализа трехмерной модели упрощенного кривошипно-ползунного механизма.

Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 151900 всех форм обучения.

 

Ил.42. Библиогр.: 3 назв.

Ключевые слова: конечно-элементная сетка, шарнир, контакты между телами, нагружения, закрепления, датчики, 3D операция, 3D фрагмент.

 

Печатается по решению методического совета Рязанского института (филиала) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)».

 

© Рязанский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», 2014

©                                               Паршин А.Н., 2014

©                                               Челебаев С.В., 2014

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Введение……………………………………………………………………………4

2 Основы работы в системе «T-Flex Анализ»…………………………………...5

Практическое упражнение № 1. Статический экспресс-анализ модели металлической пластины………………………………………………………...13

3 Основы работы в системе «T-Flex Динамика»………………………………21

Практическое упражнение № 2. Динамический экспресс-анализ   трехмерной модели упрощенного кривошипно-ползунного механизма…...28

Список использованных источников……………………………………….......45

Введение

Использование в учебном процессе новых компьютерных технологий является, в настоящее время, основой повышения качества образования. Целью дисциплины "Основы новых компьютерных технологий в машиностроении" является получение студентом знаний в данной предметной области, позволяющее студентам направления подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» сформироваться как специалистам определенного уровня, способным вести успешную профессиональную деятельность при решении экономических и производственных задач в условиях рыночной экономики с использованием современных знаний в области компьютерных технологий.

Курс формирует у студентов основы системного подхода к решению сложных практических задач, понимание основных законов и тенденций развития данной отрасти знаний, способность выполнять анализ возникающих проблем, определять задачи и наилучшие методы их решения.

Данные методические указания содержат краткое описание основных положений работы в системах T-Flex анализ и T-Flex динамика версии 12 автоматизированного программного комплекса T-Flex.

Система T-FLEX Анализ – многофункциональный программный комплекс для конечно-элементного моделирования различных задач. Система позволяет выполнять статические, частотные и тепловые расчеты, проводить анализ устойчивости конструкций. Параметрические изменения исходной твёрдотельной модели автоматически переносятся на сеточную конечно-элементную модель.

Система T-FLEX Динамика – система исследования динамики пространственных механических систем. Приложение T-FLEX Динамика является интегрированным в T-FLEX CAD модулем, позволяющим производить динамические расчёты пространственных механических систем. Данный модуль основан на собственных алгоритмах, разработанных в компании ´Топ Системы.