Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 12 - Независимый режим работы Pro/MECHANICA. Основы.
Упражнение 12a - Независимый режим Pro/MECHANICA
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Познакомьтесь с опциями отображения в независимом режимеЗапускать Pro/MECHANICA в независимом режиме
С помощью AutoGEM создавать сетку модели
Исследуете видимость групп
Создавать расширения
Устанавливать нагрузки, ограничения и свойства материала
Настраивать анализ
Вы можете вручную создавать сетку для FEA модели в независимом режиме Pro/MECHANICA.
В этом упражнении Вы настроите и запускаете стандартное изучение проекта (статический анализ напряжения) на сборной стальной раздвижной опоре. Раздвижная опора, показанная на рисунке 12-13, одна из четырех раздвижных опор, что будут изготовлены для удерживания большой 3D стальной структуры (например, кожуха морской нефтяной платформы). 3D структура поднимается и фиксируется этими четырьмя опорами. Следовательно, критически важно анализировать одну раздвижную опору с наиболее тяжёлыми условиями нагрузки и проверить проект раздвижной опоры. Раздвижная опора будет исследована в независимом режиме Pro/MECHANICA.
Для этого упражнения FEA модель раздвижной опоры должна быть упрощена (то есть, сварка и различные скругления должны быть подавлены).
Рисунок 12-13
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие детали с названием lift_point in Pro/ENGINEER и запуск Pro/MECHANICA в интегрированном режиме.
1. Откройте файл lift_point.prt. Деталь показана на рисунке 12-14.
Рисунок 12-14
2. Убедитесь, что выбрана система единиц mmNs.
3. Запустите Pro/MECHANICA в интегрированном режиме.
Задание 2: Создание поверхностных регионов.
Эти регионы будут использованы, чтобы приложить поднимающую нагрузку в виде давления.
1. Создайте два поверхностных региона с помощью двух имеющихся базовых кривых, показанных на рисунке 12-15.
Рисунок 12-15
2. Выберите Done/Return из меню SIMULAT FEATS, затем Done/Return из меню MEC STRUCT.
Задание 3: Запуск Pro/MECHANICA в независимом режиме.
1. Выберите Indep Mec > Structure.
2. При запросе одобрите опции по умолчанию и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Information, как показано на рисунке 12-16.
Рисунок 12-16
3. Прочитайте сообщение и нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Save Unlinked Model As, как показано на рисунке 12-17.
В независимом режиме все связи с деталью Pro/ENGINEER утрачиваются; тем не менее, Вы можете использовать функциональные возможности независимого режима, чтобы модифицировать FEA модель.
Рисунок 12-17
По умолчанию задний фон в независимом режиме имеет чёрный цвет.
4. Введите [lift_pointM] в поле
New Model и нажмите кнопку 
. Появляется интерфейс независимого режима, как показано на рисунке 12-18.
Рисунок 12-18
Задание 4: Создание сетки модели с помощью AutoGEM.
Процесс AutoGEM отображается в окне сообщений.
1. Выберите Model > Elements > AutoGEM > Volume > All из меню Design и при запросе нажмите клавишу <Enter>. AutoGEM потребуется от 2 до 5 минут для создания сетки модели lift_point. Когда создание сетки завершено, появляется диалоговое окно AutoGEM Summary, как показано на рисунке 12–19.
AutoGEM создал 1539 тетраэдрических твердотельных элементов. Обратите внимание на пределы элемента (Element Limits) в секции Criteria Satisfied.
Рисунок 12-19
2. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
AutoGEM Summary. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12–20. Задний фон по умолчанию имеет чёрный цвет.
Рисунок 12-20
Задание 5: Знакомство с опциями отображения в независимом режиме.
1. Выберите Settings из меню Display, как показано на рисунке 12-21. Открывается диалоговое окно Display Settings, как показано на рисунке 12-22.
Рисунок 12-21
Рисунок 12-22
2. Выберите Flat Shade из раскрывающегося меню Display Type. Секция Display Type выглядит как показано на рисунке 12-23.
Рисунок 12-23
3. Выберите Coarse из раскрывающегося меню Display Quality.
4. Выберите Elements из раскрывающегося меню Shade.
5. В диалоговом окне Display Settings выберите Dot из раскрывающегося меню Points.
6. Включите опцию Shrink All Elements.
7. Выберите White из раскрывающегося меню Background Color.
8. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-24.
Рисунок 12-24
9. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
View, показанное на рисунке 12-25. Познакомьтесь с опциями этого диалогового окна.
Нажмите кнопку
, чтобы познакомиться с опциями диалогового окна View Settings.
Рисунок 12-25
10. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-26.
Рисунок 12-26
11. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
View.
Задание 6: Исследование видимости групп.
Опция Group в независимом режиме имеет ту же функцию, что и опция Layers в интегрированном режиме: группировать отобранные объекты так, чтобы Вы могли отобразить или выбрать их одновременно.
В этой задаче Вы создадите группу для модели lift_point и переместите все твёрдотельные элементы в эту группу. Затем Вы создадите другую группу для расширенных трубчатых объектов, которые создаются позже в этом упражнении.
1. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups, как показано на рисунке 12-27.
Рисунок 12-27
2. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Group Definition, как показано на рисунке 12-28.
Рисунок 12-28
3. Напечатайте [lift_solids] в поле Group name.
4. Выберите Forest Green из раскрывающегося меню Color.
5. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups.
Модель выделяется красным цветом.
6. Нажмите кнопку 
. Выберите Volumes > All и нажмите клавишу Enter. Открывается диалоговое окно
Question, как показано на рисунке 12-29.
Рисунок 12-29
7. Прочитайте сообщение и нажмите кнопку 
. Модель имеет травянисто-зелёный цвет.
8. Нажмите клавишу <Enter>. Открывается диалоговое окно Groups.
9. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Visible Groups, как показано на рисунке 12-30.
Рисунок 12-30
10. Отмените выделение группы lift_solids, щёлкнув по ней один раз.
11. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups.
12. Выберите
группу Default и нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
View. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-31.
Твёрдотельные элементы находятся в группе lift_solids, которая не видима.
Рисунок 12-31
13. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups.
14. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Group Definition.
15. Введите [extension] в поле Group.
16. Выберите Sky Blue из раскрывающегося меню Color.
17. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups.
Модель выделяется красным цветом.
18. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Visible Groups, как показано на рисунке 12-30.
Рисунок 12-32
19. Нажмите кнопку 
для выделения групп.
20. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups. Убедитесь, что выделена группа extension. Теперь все
вновь созданные объекты будут добавлены к группе extension.
21. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Groups.
Задание 7: Создание расширений.
В этой задаче Вы расширите трубные заготовки для сварки на 3м (нормально в три раза превысить диаметр опоры) и приложите нагрузки на концах этих выступов, чтобы избегать деформирующего напряжения.
1. Нажмите кнопку 
, затем нажмите кнопку 
для открытия диалогового окна View. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-33.
Рисунок 12-33
2. Используйте опции меню View для масштабирования и ориентации member_1 так, как показано на рисунке 12-34.
Рисунок 12-34
3. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
View.
4. Выберите Main > Geometry из меню Design.
5. Выберите Curve > Line > Two Points и поставьте галочку рядом с Center.
6. Выберите кривую, показанную на рисунке 12–35.
Рисунок 12-35
7. Включите опцию Point (отметьте флажком). В окне сообщений появляется следующее: Select a point or enter a coordinate.
8. Введите [0, 2261.37, 3916.8] и нажмите клавишу <Enter>. Появляется линия, как показано на рисунке 12-26. Используйте опции меню View для переориентации модели.
Рисунок 12-36
Выберите Display > Settings для открытия диалогового окна Display Settings.
9. Выберите X из раскрывающегося меню
Points в диалоговом окне Display Settings и нажмите кнопку 
.
Когда Вы выбираете кривую, она высвечивается красным цветом.
10. Выберите Geometry > Point > Along Curve и выберите кривую, показанную на рисунке 12-36. Появляется сообщение: Enter the number of points to create.
11. Введите [5] и нажмите дважды клавишу <Enter>. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-37.
Рисунок 12-37
Выберите Display > Settings для открытия диалогового окна Display Settings.
12. Выберите All из раскрывающегося меню Shade в диалоговом окне Display Settings. Используйте опции меню View для переориентации модели, как показано на рисунке 12-38.
Рисунок 12-38
13. Выберите Main > Model > Elements > Extrude > Surface.
14. Выберите поверхность, показанную на рисунке 12–38. Появляется диалоговое окно Select from 5 Surfaces, показанное на рисунке 12–39.
Диалоговое окно Select from 5 Surfaces позволяет Вам переключаться между поверхностями, пока не будет выбрана нужная поверхность.
Рисунок 12-39
15. Когда нужная поверхность выбрана, нажмите кнопку 
. Если Вы выбрали не ту поверхность, нажмите кнопку 
для переключения между поверхностями, пока не будет выполнен правильный выбор, или нажмите кнопку 
, чтобы начать всё сначала.
16. Нажмите клавишу <Enter>.
Point_1 расположена в центре конечного сечения member_1.
17. Выберите Point_1, как показано на рисунке 12–40.
Рисунок 12-40
18. Выберите Point_2, как показано на рисунке 12–40.
Эта команда появляется в окне сообщений.
19. Нажмите клавишу <Enter> для одобрения опции Scale по умолчанию.
20. Нажмите клавишу <Enter> для одобрения опции Twist in degrees по умолчанию.
Выдавливание поверхностей в независимом режиме позволяет автоматически создавать на ней сетку и объединять элементы, связанные выдавленной поверхностью.
21. Введите [6] в качестве количества копий. Модель выглядит как показано на рисунке 12-26. Используйте опции меню View для переориентации модели.
Рисунок 12-41
Помните, эти координаты ссылаются на WCS.
22. Повторите шаги с 4 по 21 из задания 7 для создания расширения на member_2. Введите [0, -1831.13, 3926.88] для конечных координат кривой. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-42.
Рисунок 12-42
Для создания пользовательской системы координат выберите Coordinate System из меню Utility.
23. Повторите шаги с 4 по 21 из задания 7 для создания расширения на member_3. Введите [0, 2261.37, -3916.8] для конечных координат кривой. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-43.
Рисунок 12-43
24. Повторите шаги с 4 по 21 из задания 7 для создания расширения на member_4. Введите [0, -1831.13, -3926.88] для конечных координат кривой. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-44.
Рисунок 12-44
25. Выберите File > Save для сохранения модели.
Создайте отдельную группу для расширений member_5 и member_6.
26. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups.
27. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Group Definition.
28. Введите [extension_2] в поле Group Name.
29. Выберите Cyan из раскрывающегося меню Color.
30. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Groups.
31. Убедитесь, что выделена группа extension-2.
32. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Groups.
33. Повторите шаги с 4 по 21 из задания 7 для создания расширения на member_5. Введите [0, 4000, 0] для конечных координат кривой. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-45.
Рисунок 12-45
Для изменения длины кривой выберите Distance из меню Review.
34. Повторите шаги с 4 по 21 из задания 7 для создания расширения на member_6. Введите [0, -4000, 0] для конечных координат кривой. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-46.
Рисунок 12-46
Заключение
На данном этапе Вы создали расширения для трубчатых участников, чтобы прилагать нагрузки на опору. Выдавливание поверхностей в независимом режиме позволяет автоматически объединять элементы, связанные выдавленной поверхностью. Это лёгкий и более быстрый метод слияния очень больших моделей (детали и сборки). Используя стандартный метод (то есть, интегрированный режим), Вы должны собрать различные детали модели, что трудоемко, затем Вы должны использовать AutoGEM, чтобы объединять модель.
В независимом режиме Вы должны использовать кнопку 
для создания группы для каждой детали. Это требуется для проверки и исследования каждой отдельной детали (в данном случае детали
lift_point или расширений) на наличие регионов высокого напряжения.
В следующей части упражнения Вы примените нагрузки и ограничения, настроите анализ модели.
Задание 8: Применение нагрузок.
Процесс нагрузки модели такой же, как и в интегрированном режиме. В этой задаче, Вы приложите нагрузки к конечной поверхности каждого расширения, приложите нагрузку давления к каждому поверхностному региону созданному в интегрированном режиме, чтобы имитировать подъёмную нагрузку.
1. Нажмите кнопки 
и 
, чтобы отключить расширения для
member_5 и member_6. Убедитесь, что
расширение высвечено. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-47.
Рисунок 12-47
2. Нажмите кнопку 
для ориентации модели, как показано на рисунке 12-48.
Рисунок 12-48
3. Выберите Model > Loads > Surface для приложения нагрузки к member_1. Открывается диалоговое окно Force/Moment, как показано на рисунке 12-49.
Рисунок 12-49
4. Напечатайте [mem1_load] в поле Name. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию для Member of Set, LoadSet1.
Для создания новой нагрузки нажмите иконку
.
5. Нажмите кнопку
Surface(s) 
в секции
References и выберите поверхность, как показано на рисунке 12-48.
6. Появляется диалоговое окно Select from 4 Surfaces, как показано на рисунке 12-50.
Рисунок 12-50
7. Когда нужная поверхность выбрана, нажмите кнопку 
. Если Вы выбрали не ту поверхность, нажмите кнопку 
для переключения между поверхностями, пока не будет выбрана нужная поверхность, или нажмите кнопку 
для начала с начала.
8. Нажмите клавишу <Enter>.
9. Открывается диалоговое окно Force/Moment. В диалоговом окне Force/Moment нагрузки определены относительно WCS в Coordinate System.
.Для того чтобы связывать нагрузки с предопределённой пользователем системой координат, нажмите кнопку Coordinate system
в секции References и выберите предопределённую пользователем систему координат. Для определения пользовательской системы координат, выберите Utility из главного меню и нажмите Coordinate system
10. Выберите Total Load At Point из раскрывающегося меню Distribution.
11. Нажмите кнопку
Distribution 
и выберите Center, как показано на рисунке 12-51.
Рисунок 12-51
12. Выберите кривую, показанную на рисунке 12-51.
13. В секции Force введите [1000], [2000] и [3000] в поля X, Y и Z, соответственно.
14. В секции Moment введите [1000], [2000] и [3000] в поля X, Y и Z, соответственно.
15. Нажмите кнопку 
. Нагрузки появляются как показано на рисунке 12-52.
Рисунок 12-52
16. Нажмите кнопки 
и 
, чтобы включить
отображение member_5 и member_6. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-53.
Рисунок 12-53
17. Повторите шаги с 4 по 15 задания 8 для member_2 и member_3. Приложите те же нагрузки, дав им названия mem2_load и mem3_load. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-54.
Рисунок 12-54
Задание 9: Приложение нагрузки давления.
В этом задании Вы создадите нагрузку давления к предварительно созданному поверхностному региону, чтобы имитировать поднимающую нагрузку.
1. Нажмите кнопку 
для отключения расширений для всех компонентов. Убедитесь, что Default выделена. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-55.
Рисунок 12-55
2. Выберите Display > Master Visibilities. Открывается диалоговое окно Master Visibilities, как показано на рисунке 12-56.
Познакомьтесь с опциями диалогового окна Master Visibilities.
Рисунок 12-56
3. Поставьте снимите галочку рядом с Loads.
4. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-57.
Рисунок 12-57
5. Выберите Settings из меню Display. Открывается диалоговое окно Display Settings.
6. Выберите Elements из раскрывающегося меню Shade.
7. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-58.
Видимы только элементы.
Рисунок 12-58
8. Нажмите кнопку 
и ориентируйте модель, как показано на рисунке 12-59.
Рисунок 12-59
9. Выберите Model > Loads > Pressure > Face. Открывается диалоговое окно Pressure, как показано на рисунке 12-60.
Рисунок 12-60
10. Напечатайте [press] в поле Name.
11. Выберите LoadSet1 из раскрывающегося меню Member of Set.
12. Нажмите кнопку
Face(s) 
и выберите грани, показанные на рисунке 12–61. Нажмите клавишу <Enter>.
Рисунок 12-61
13. Примите опцию по умолчанию в раскрывающемся меню Distribution.
14. Введите [1000] в поле P.
15. Нажмите кнопку 
.
16. Выберите Display > Master Visibilities. Открывается диалоговое окно Master Visibilities.
17. Поставьте галочку рядом с Loads.
18. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-62.
Рисунок 12-62
19. Нажмите кнопку 
для включения отображения всех расширений для всех компонентов. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-63.
Рисунок 12-63
Задание 10: Применение ограничений.
В этом задании вы ограничите конечную поверхность на member_6 чтобы получить движение жесткого тела.
1. Выберите Display > Settings, затем All из раскрывающегося меню Shade.
2. Нажмите кнопку 
для ориентации модели, как показано на рисунке 12-64.
Рисунок 12-64
3. Выберите Model > Constraints > Surface. Открывается диалоговое окно Constraint, как показано на рисунке 12-65.
Рисунок 12-65
4. Напечатайте [mem6_con] в поле Name. Одобрите предлагаемую по умолчанию в Member of Set опцию, ConstraintSet1.
Для создания нового набора нагрузок нажмите иконку
.
5. Нажмите кнопку
Surface 
в секции
References и выберите показанную на рисунке 12-64 поверхность. Обратите внимание, системой координат по умолчанию в секции
Coordinate System является WCS.
6. Когда нужная поверхность выбрана, нажмите кнопку 
. Если Вы выбрали не ту поверхность, нажмите кнопку 
для переключения между поверхностями, пока не сделаете правильный выбор, или нажмите
кнопку 
для начала сначала.
7. Нажмите клавишу <Enter>.
8. В нижней части диалогового окна Constraint находятся шесть возможных ограничений: три Translation и три Rotation.
9. Одобрите опции по умолчанию и нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 12-66.
Рисунок 12-66
Задание 11: Применение материала.
В этой задаче Вы выберете материал для модели.
1. Выберите Model > Properties > Material. Открывается диалоговое окно Materials.
2. Назначьте STEEL mmNs для всех объёмов модели.
Заключение
В предыдущих задачах Вы создавали объекты моделирования, требуемые для анализа модели. Затем Вы установите тип анализа, метод сходимости и запустите анализ.
Задачи Анализа
Задание 12: Настройка анализа.
В этой задаче Вы определите тип анализа. Сначала модель анализируется с использованием опции сходимости Quick Check.
1. Выберите Main > Analyses. Открывается диалоговое окно Analyses.
2. Выберите Static из раскрывающегося меню New Analysis.
3. Нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Static Analysis Definition.
4. Напечатайте [lift_point] в поле Name.
5. Введите в поле Description описание анализа.
6. Для статического анализа напряжения Вам нужно определить или выбрать ограничение и наборы нагрузок, которые были созданы в предшествующих шагах. В данном случае это ConstraintSet1 и LoadSet1.
7. Выберите Quick Check из раскрывающегося меню Method.
8. Нажмите кнопку 
в диалоговом окне
Static Analysis Definition и кнопку 
в диалоговом окне
Analyses для завершения настройки анализа.
9. Выберите Run. Открывается диалоговое окно Run.
10. Нажмите кнопку 
в диалоговом окне
Run для настройки позиций для временных и выходных файлов, формат выходных файлов и распределение RAM. Открывается диалоговое окно
Run Settings. Когда Вы настроили изучение проекта, все временные файлы удаляются после завершения прогона, если прогон завершился корректно.
11. Нажмите кнопку 
для одобрения настроек по умолчанию и закрытия диалогового окна
Run Settings.
12. Не нажимайте кнопку 
для запуска анализа. Анализ для данного типа модели потребует слишком много времени.
13. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
RUN.
14. Сохраните модель и закройте окно.