Инструменты создания конечно-элементных сеток в Femap упрощают решение даже самых сложных задач

Расширение возможностей генерации КЭ-сетки

Поддержка NX Nastran

Поддержка 64-разрядных систем

Преобразование напряжений

Визуализация и график

Ассоциативная связь между геометрий и КЭ-сеткой

Другие улучшения и дополнения

Компания Siemens PLM Software объявила о выпуске 10-й версии системы Femap. Femap v10 — это новая версия программной среды для пре- и постпроцессорной обработки данных конечно-элементных (КЭ) расчетов в системе Nastran. Femap с NX Nastran — решение линейки Velocity Series — сочетает в себе признанный во всем мире пре- и постпроцессор и решатель, являющийся стандартом КЭ-расчетов во многих отраслях промышленности. Femap v10 продолжает более чем 20-летнюю историю развития и повышения эффективности КЭ-моделирования и анализа. Главные изменения в 10-й версии коснулись работоспособности системы на основополагающих этапах численного моделирования — подготовке геометрической и создании КЭ-модели. Появился набор новых инструментов для создания качественных КЭ-сеток самых сложных конструкций.

Расширение возможностей генерации КЭ-сетки

Почему так важно создавать качественную КЭ-сетку

Численное моделирование базируется на умении создавать качественную КЭ-модель, которая позволяет получить результат достаточной точности. Основа основ — это возможность создания качественной КЭ-сетки быстрым и удобным способом. КЭ-модель должна содержать сгущения в зонах концентрации напряжений, а степень детализации зависит от цели расчета.

Последняя версия Femap фокусируется именно на наборе инструментов для создания качественной КЭ-сетки. Добавлены как инструменты автоматического создания КЭ-сетки, так и интерактивные средства построения и редактирования КЭ-модели. Пользователям, редко применяющим компьютерное моделирование, неопытным пользователям или инженерам, создающим КЭ-сетки в автоматическом режиме, последние изменения в версии Femap v10 позволят быстро получать результаты необходимой точности. Рабочие процессы в Femap v10 стали более удобными и интуитивно понятными, что позволяет создавать КЭ-модели, соответствующие требованиям и проводимым расчетам.

Для экспертов в области компьютерного анализа Femap v10 предоставляет набор инструментов для создания, управления и редактирования самых сложных КЭ-сеток, а также прямого управления элементами и узлами.

Генераторы 3D-пространственных твердотельных и поверхностных КЭ-сеток

В новую версию Femap v10 включены генераторы 3D-пространственных поверхностных и твердотельных КЭ-сеток для создания качественной сетки с первого построения. Генераторы КЭ-сеток гарантируют получение элементов необходимой формы даже на кривых поверхностях и значительно сокращают время построения КЭ-сетки.

Благодаря работе в трехмерном пространстве генераторы КЭ-сеток могут работать с неоднородностями (например, внутренними стержнями) и несовершенством геометрических моделей, которые часто возникают вследствие отсутствия параметризации геометрических моделей и являются проблемой для работы традиционных генераторов сеток. Кроме того, новые генераторы сеток позволяют работать с сильно искривленными поверхностями или поверхностями, ограниченными сложными контурами. Генератор тетраэдральных КЭ-сеток также поддерживает опцию работы с внутренними гранями тел, ветвящимися гранями и кривыми, интегрируя эти сложные элементы в создаваемую КЭ-сетку и предлагая больший контроль над размерностью сетки. Функция создания КЭ-сетки реализована не в параметрическом, а в трехмерном пространстве, что позволяет избежать искривления элементов и добиться построения более регулярной качественной сетки.

Интерактивная генерация и верификация КЭ-сетки

C помощью нового генератора тетраэдральных сеток у пользователей появилась возможность изменять КЭ-модель в режиме реального времени и значительно сокращать время создания качественной КЭ-сетки для получения необходимой точности результатов.

Возможность интерактивного изменения КЭ-сетки существенно облегчает и сокращает время создания КЭ-модели в целом. Новая технология позволяет избежать таких шагов изменения КЭ-сетки, как оценка размера и количества элементов, удаление старой сетки, задание новых разбиений вдоль линий, на площадях и т.д., построение новой КЭ-сетки. Кроме того, параметры разбиения теперь могут быть сохранены вместе с геометрией для более удобного и быстрого построения КЭ-модели. Проверка качества КЭ-сетки и отчет теперь создаются автоматически при внесении любых изменений в сетку. Таким образом, пользователи могут оценить проделанные изменения и внести коррективы прямо во время работы. Элементы, которые не удовлетворяют условиям проверки, могут быть занесены в окно табулированных данных и окрашены в различные цвета для дальнейшей работы с ними.

• интерактивное обновление сетки при изменении разбиения вдоль линии;
• возможность прямого управления положением узлов на линиях и поверхностях;
• проверку качества элементов при внесении любых изменений в КЭ-сетку;
• создание поверхностей, ограниченных контуром, путем удаления смежной кромки;
• создание тетраэдральной сетки с учетом локальных сгущений;
• «гашение» несущественных геометрических элементов прямо во время создания КЭ-сетки.

Инструменты улучшения КЭ-сетки

В Femap v10 представлены новые инструменты для автоматизации построения КЭ-сетки, которые помогают подготовить и очистить проблемную геометрию, задать размер и количество элементов вдоль линий, на поверхностях и в телах. Также представлены новые возможности построения КЭ-сеток в зонах концентрации напряжений. Основными среди представленных новых инструментов являются:

• работа с проблемной геометрией:

- объединение узких поверхностей с близлежащими поверхностями,

- удаление вырожденных поверхностей,

- автоматическое удаление вырожденных элементов,

- улучшенная поддержка работы с поверхностями, ограниченными свободным контуром;

• нанесение шаблона сетки:

- улучшение шаблонов сетки и нанесения размеров элементов для повышения качества элементов на тонких или замкнутых геометрических объектах,

- построение аппроксимирующей сетки при наличии незначительно малых геометрических элементов,

- улучшение разбиения вдоль линий в соответствии с заданными разбиениями на соседних линиях протяженных объектов;

• управление поверхностями для построения оболочечных моделей:

- создание непрерывной сквозной сетки через сложные геометрические пересечения, такие как пересечение трех и более поверхностей (например, Т-образные соединения),

- создание пересечений поверхностей и твердых тел;

• отстоящие кривые — построение отстоящих (смещенных) кривых позволяет контролировать качество КЭ-сетки в зонах концентраторов напряжений, например отверстий или скруглений.

Поддержка NX Nastran

Femap всегда был глубоко интегрирован в среду конечно-элементных вычислений NX Nastran, и новая версия Femap v10 продолжает расширение этой интеграции и поддерживает ряд новых возможностей NX Nastran, таких как:

• новые осесимметричные элементы (четырехугольные и треугольные);
• мониторинг решения в Femap;
• дополнительные возможности элемента CWELD;
• CFAST — новый крепежный элемент для соединения групп элементов;
• опция линейного контакта — вывод зазора;
• новые опции жесткости контакта с условием сплошности для большего контроля над данным типом соединения;
• расширенные возможности чтения вспомогательных тепловых и динамических моделей.

Поддержка 64-разрядных систем

Новая версия Femap поддерживает как 32-, так и 64-разрядные системы. Возможность использования 64-разрядных операционных систем позволяет работать с самыми большими КЭ-моделями без ограничений выделения оперативной памяти. Совместное применение 64-разрядного пре-/постпроцессора Femap с 64-разрядным решателем NX Nastran позволяет достичь значительного выигрыша во времени при работе с любыми моделями.

Преобразование напряжений

Одним из важных аспектов конечно-элементного моделирования и анализа является возможность правильно интерпретировать и оценивать полученные результаты. Для правильной интерпретации и понимания результатов порой они должны быть рассмотрены в различных системах координат или в направлении какой-то оси одной из заданных систем координат. Femap v10 предоставляет пользователям возможность преобразования вектора перемещения и тензора напряжений в любую заданную систему координат. К примеру, пользователь может без труда визуализировать радиальную составляющую вектора перемещения в заданной цилиндрической системе координат.

Такого рода преобразования вектора перемещения могут являться необходимым условием для анализа частей различных механизмов и сборок. Таким же образом может быть преобразован и тензор напряжений, что позволит, к примеру, визуализировать продольные или окружные напряжения в заданной цилиндрической системе координат или же вывести на экран значения напряжений в любом заданном направлении.

Визуализация и график

• Отображение геометрических объектов теперь требует меньше памяти и осуществляется быстрее;
• фасетное представление обеспечивает более четкое соответствие между линиями и поверхностями и позволяет делать более четкие изображения.

Ассоциативная связь между геометрий и КЭ-сеткой

Теперь пользователь может создать ассоциативную связь между существующей КЭ-сеткой и геометрическими объектами:

• узлы с точками, кривыми и поверхностями;
• элементы с кривыми, поверхностями и телами.

Другие улучшения и дополнения

• Подпись размеров сечений — для стержневых/балочных элементов;
• определение открытия файла модели во время чтения другим приложением. В этом случае Femap предложит пользователю продолжить или отменить чтение;
• улучшение точности формата данных Nastran — пользователь может выбрать как улучшенную, так и стандартную точность;
• увеличение точности передаваемых из Femap в NX Nastran числовых данных;
• возможность разбиения четырехугольных элементов на треугольные;
• подсвечивание уже выбранных элементов во время селекции;
• подсвечивание объектов при их выборе в дереве построения модели;
• полная поддержка Windows Vista.

САПР и графика 1`2009