T-FLEX Анализ - конечно-элементные расчёты

T-FLEX Анализ - это интегрированная с T-FLEX CAD среда конечно-элементных расчётов. Используя T-FLEX Анализ, пользователь системы T-FLEX CAD имеет возможность осуществлять математическое моделирование распространённых физических явлений и решать важные практические задачи, возникающие в повседневной практике проектирования.

Все расчёты ведутся с применением метода конечных элементов (МКЭ). При этом между трёхмерной моделью изделия и расчётной конечно-элементной моделью поддерживается ассоциативная связь. Параметрические изменения исходной твердотельной модели автоматически переносятся на сеточную конечно-элементную модель.

Структурно T-FLEX Анализ организован по модульному принципу, что позволяет пользователю гибко подойти к комплектации рабочего места расчётчика. В зависимости от решаемых задач, пользователь может выбрать один или несколько расчётных модулей.

Обобщенная структурная схема системы T-FLEX Анализ

Модули статического анализа

Анализ напряженно-деформированного состояния

позволяет производить расчёт напряженно-деформированного состояния конструкций под действием приложенных к системе постоянных во времени нагрузок. Учитываются напряжения, возникающие вследствие температурного расширения/сжатия материала. По результатам расчёта оценивается прочность конструкции, определяются наиболее уязвимые места конструкции;

Анализ устойчивости

позволяет оценить запас прочности и формы потери устойчивости по критической нагрузке. Критическая нагрузка, при которой конструкция может потерять устойчивость, и форма потери устойчивости позволяют оптимизировать конструкцию путем изменения геометрических параметров либо создания дополнительных ребер жесткости;

Анализ усталостной прочности

позволяет оценить прочность материала при действии переменных нагрузок. По результатам анализа делается заключение об усталостной прочности конструкции при заданном цикле нагружения.

Модули динамического анализа

Анализ собственных частот

позволяет осуществлять расчёт собственных (резонансных) частот конструкции и соответствующих форм колебаний. Результаты используются для повышения надежности и работоспособности изделия в условиях, исключающих возникновение резонансов;

Анализ вынужденных колебаний

позволяет получить зависимости отклика системы от частоты вынуждающих воздействий — силовых и/или кинематических, изменяющихся по гармоническому закону с учетом (или без) демпфирования системы. По результатам расчёта для диапазона частот могут быть получены зависимости амплитуд и виброускорений от частоты вынуждающих воздействий, что важно при оценке виброустойчивости системы в заданном диапазоне частот;

Анализ динамических процессов

позволяет рассчитать напряженно-деформированное состояние механической системы под действием изменяющихся во времени силовых и кинематических нагрузок. Модуль позволяет оценивать ударные и сейсмические воздействия на конструкции, а также ситуации падения объектов. Модуль включает два типа динамических задач: расчёт линейной динамической задачи (суперпозиция мод) и расчёт динамических нестационарных процессов (переходные процессы).

Модули теплового анализа

Анализ тепловых установившихся процессов

предназначен для решения задач теплопроводности и теплопередачи, обеспечивая возможность оценки температурного поведения изделия под действием источников тепла и излучения. Расчёт распределения температурных полей и тепловых потоков производится в предположении бесконечно-длительного периода времени, прошедшего после приложения тепловых нагрузок;

Анализ тепловых нестационарных процессов

его назначение аналогично предыдущему модулю с той разницей, что расчёт температурных полей осуществляется в функции времени.

Порядок работы

Типичный порядок работы расчётчика с системой T-FLEX Анализ состоит из нескольких этапов.

На первом этапе необходимо построение трёхмерной модели изделия в T-FLEX CAD. Модель может быть импортирована из сторонней системы проектирования.

На втором этапе необходимо осуществить генерацию сеточной конечно-элементной модели изделия с помощью модуля Препроцессора T-FLEX Анализ. Генерация сеточной модели предусматривает создание конечно-элементной сетки, отражающей геометрию изделия и наложения граничных условий, определяющих физическую задачу, подлежащую решению.

Тетраэдральные конечные элементы, используемые в T-FLEX Анализ:
а) линейный, четырехузловой; б) квадратичный, десятиузловой

T-FLEX Анализ ориентирован на решение физических задач в объёмной постановке. Геометрию анализируемой детали в этом случае удобнее всего описывать тетраэдальным конечным элементом, поэтому Препроцессор T-FLEX Анализа ориентирован на автоматическое построение тетраэдальных конечно-элементных сеток. Тетраэдальная сетка позволяет достаточно точно аппроксимировать сколь угодно сложную произвольную геометрию изделия, и поэтому часто используется для объёмного МКЭ анализа. Препроцессор T-FLEX Анализ позволяет строить сетки из тетраэдальных конечных элементов двух типов – четырехузловых тетраэдров и десятиузловых тетраэдров.

В T-FLEX Анализе предусмотрены специальные команды, позволяющие в интерактивном режиме задать внешние воздействия, прикладывая их непосредственно к элементам твердотельной модели. Препроцессор автоматически переносит граничные условия на конечно-элементную модель для выполнения расчёта.

Использование команды T-FLEX Анализ 'Сетка'
для построения тетраэдральной конечно-элементной модели изделия.

Третий этап осуществления расчётов выполняется модулем Процессора T-FLEX Анализ. В Процессоре осуществляется генерация расчётных систем уравнений и их решение. Результатами работы конечно-элементного Процессора являются значения искомых целевых функций, например, перемещения и напряжения при статическом анализе, или собственные частоты и формы колебаний при частотном.