Właściwości elementów prętowych, belkowych, powłokowych i bryłowych

Właściwości elementów prętowych, belkowych, powłokowych i bryłowych

• Elementy prętowe:
  • 3 stopnie swobody (DOF)
  • przenoszą siły osiowe (ściskanie, rozciąganie)
  • nieodkształcalność przekroju poprzecznego podczas deformacji
• Elementy belkowe:
  • 6 stopni swobody (DOF)
  • przenoszą siły osiowe, poprzeczne i zginanie
• Elementy powłokowe:
  • 6 stopni swobody (DOF)
  • grubość stała lub zmienna
  • zakłada się stałą grubość podczas deformacji
• Elementy bryłowe (Bryłowe termiczne):
  • 3 DOF (1 DOF)
  • stosowane w analizie termicznej

Różnice pomiędzy elementami prętowymi a belkowymi

• Różnica w liczbie stopni swobody (3 DOF vs 6 DOF)
• Różnica w rodzaju przenoszonych sił (osiowe vs osiowe, poprzeczne i zginanie)
• Nieodkształcalność przekroju poprzecznego podczas deformacji (prętowe) vs brak tej własności (belkowe)

Zastosowanie elementów płaskich i powłokowych

• Elementy płaskie:
  • stosowane w analizach z płaskim stanem naprężeń i odkształceń
  • przykłady: przewodzenie ciepła, analiza wytrzymałościowa
• Elementy powłokowe:
  • stosowane w analizach z zakładaną stałą grubością podczas deformacji
  • przykłady: modelowanie cienkich powłok w cienkościennych zbiornikach ciśnieniowych, części pojazdów, elementy lotnictwa

Dyskretyzacja obszaru obliczeniowego w pakiecie ANSYS

• Patch Confirming/Independent Tetrahedron
• Cut cell
• General sweep
• MultiZone
• Hex Dominant
• Mosaic Meshing Technology

Etapy budowy modelu obliczeniowego

• Tworzenie siatki podziału obszaru obliczeniowego (meshing) jest najważniejszym etapem

Pakiety do dyskretyzacji obszaru obliczeniowego

• Gmsh
• GridTool (NASA)
• CUBIT
• ANSYS Meshing
• TCGRID
• ICEM CFD

Metody dyskretyzacji obszaru obliczeniowego

• Wymienione w pytaniu 24

Zagęszczanie siatki elementów

• Zagęszczanie siatki elementów w miejscach szybkich zmian obserwowanych wielkości:
  • koncentracja naprężeń
  • warstwa przyścienna (przepływ, wymiana ciepła)
  • zagadnienia falowe (minimalna liczba elementów na długość fali)

Inflacja w CFD

• Stosowanie inflacji w CFD, aby zagęścić obszar obliczeniowy przy ściankach rury i wszędzie tam, gdzie występują szybkie zmiany obserwowanych wielkości

Typy zniekształceń elementów i kontrola jakości elementów

• Wydłużenie (ANSYS – Aspect Ratio)
• Kąty wewnętrzne (ANSYS – Maximum Corner Angle)
• Współczynnik skręcenia/wypaczenia (ANSYS – Warping Factor)
• Odchylenie od równoległości (ANSYS – Parallel Deviation)
• Skośność (ANSYS -Skewness)
• Ortogonalność (ANSYS – Orthogonal Quality)

Analiza zbieżności rozwiązania w zależności od liczby elementów

• Analiza zbieżności rozwiązania polega na sprawdzeniu, czy wynik obliczeń jest zależny czy nie od siatki podziału

Modele materiałów w obliczeniach numerycznych

• W analizach strukturalnych:
  • sprężysty (liniowy/nieliniowy)
  • plastyczny
  • sprężysto-plastyczny
  • sztywny
• W analizach płynów CFD:
  • płyn nielepki i nieściśliwy (PŁYN DOSKONAŁY)
  • płyn lepki i nieściśliwy (CIECZ IDEALNA)
  • płyn nielepki i ściśliwy (GAZ NIELEPKI)
  • płyn lepki i ściśliwy (PŁYN RZECZYWISTY, model pełny)
  • płyn newtonowski/nienewtonowski

Nieliniowości geometryczne, materiałowe i kontaktowe

• Geometryczne – kiedy obiekt podlega dużym odkształceniom lub zmianie ulega kierunek obciążenia
• Materiałowe – kiedy zależność pomiędzy naprężeniami i odkształceniami nie jest liniowa
• Kontaktowe (brzegowe) – kiedy kontakt ciał ulega zmianie