Как создать новый решатель в новой оболочке?

В данном руководстве описан процесс добавления в существующую модель FRUND нового решателя, сопоставленного какому-либо телу.

Перед созданием нового решателя следует убедиться, что выполнены следующие требования:

• У пользователя установлена новая версия пакета FRUND.
• Пользователем подготовлена MBS¹⁾-модель, которая успешно проходит этапы генерации и решения. Подготовка такой модели в настоящее время может быть произведена с помощью старой оболочки FRUND (FSHELLXP), в новой оболочке (FSHELL) соответствующий функционал отсутствует .
• Имеется CAD-модель тела, для которого требуется создать решатель. CAD-модель может быть подготовлена с помощью редактора трехмерной компьютерной графики или (в случае простых 3D-примитивов) средствами оболочки FSHELL. CAD-модель должна быть представлена в одном из распространенных форматов:
  • BREP (файлы с расширением *.brep, *.rle),
  • IGES (*.igs, *.iges),
  • STEP (*.stp, *.step).

1. Запустить новую оболочку FRUND: Пуск → Все программы → Frund → FShell.
   
2. Открыть в оболочке подготовленную модель FRUND: пункт меню MBS → Open model… или сочетание клавиш Ctrl+O, выбрать каталог с моделью и название модели.
   
   Вид окна оболочки после открытия модели:
   
3. Открыть Model Explorer: пункт меню View → Model Explorer или сочетание клавиш Ctrl+Alt+L. Появятся окно дерева элементов модели (Model Explorer) и окно свойств (Properties).
   

В качестве примера рассмотрим создание НДС²⁾-решателя для одного из рычагов подвески грузового автомобиля.

1. Создаем новый решатель:
   1. В окне Model Explorer разворачиваем³⁾ группу элементов Bodies of the model (тела модели) и выбираем нужное тело. Выбранное тело будет подсвечено в окне редактирования модели.
      
   2. Открываем контекстное меню⁴⁾ тела и выбираем пункт меню Add solver.
      
   3. В открывшемся окне редактирования решателей данного тела нажимаем кнопку New.
      
   4. В открывшемся окне создания нового решателя для данного тела вводим наименование создаваемого решателя и нажимаем кнопку OK.
      
   5. Вновь появится окно редактирования решателей данного тела. В нем будет выбран только что созданный решатель и появится возможность редактирования его параметров. Выбираем тип решателя в параметре Solvers: ST_Thermal — тепловой решатель, ST_StressStrain — НДС-решатель.
      
   6. Нажимаем кнопку OK.
      
      Новый решатель создан.

В настоящее время реализованы 2 типа решателей:

1. тепловой решатель,
2. НДС-решатель.

Для всех специальных решателей характерны следующие наборы параметров:

• общие параметры:
  • параметры сетки (Solver grid parameters),
  • параметры интегрирования (Solver integration parameters);
• параметры, специфичные для каждого из специальных решателей:
  • параметры граничных условий (Boundary conditions),
  • специальные параметры (Special solver parameters).

Все эти наборы параметров являются именованными (т.е. различаются в пределах пространства имен определенного набора параметров по уникальному имени). Посмотреть, какие наборы параметров созданы в модели FRUND, можно в окне дерева элементов модели: Model Explorer → Header → Multiphysics → <Наименование группы наборов параметров>.

Следующие параметры относятся к параметрам сетки:

1. BcMapperId — номер текущего Mapper (нумерация начинается с 0),
2. BcMappers — список объектов Mapper,
3. CAD file — наименование файла с CAD-моделью тела (файл в формате BREP, IGES или STEP),
4. Grid file — наименование файла с сеточным представлением тела (файл с расширением *.rlc),
5. Grid step — шаг сетки (в миллиметрах, ),
6. Mirror geometry — признак, необходимо ли отражать CAD-модель тела (и его сеточное представление),
7. схема трансформации CAD-модели тела (и его сеточного представления) к ее (его) первоначальному положению в модели.

Следующие параметры относятся к параметрам интегрирования:

1. Number of frames writed to disk — количество кадров, записываемое в файл с результатами расчета сетки,
2. Time step — шаг интегрирования (в секундах, ).

Примечание: Общее время интегрирования задается в настройках MBS-решателя (Model Explorer → Header → Solver options → Контекстное меню → Edit solver settings).

Тепловой решатель предназначен для расчета тепловых процессов, происходящих в твердом теле.

Существуют следующие типы граничных условий теплового решателя:

1. Dirichlet boundary condition (temperature) — граничные условия первого рода (задача Дирихле). Параметры:
   1. Temperature — температура (в кельвинах, );
2. Neumann boundary condition (temperature flow) — граничные условия второго рода (задача Неймана). Параметры:
   1. NGPR — номер ГПР⁵⁾,
   2. Termal flow — тепловой поток (в );
3. Heat emission — граничные условия третьего рода (задача Робена). Параметры:
   1. Environment temperature — температура окружающей среды (в кельвинах, ),
   2. Heat emission — коэффициент теплоотдачи (в ).

Следующие параметры относятся к специальным параметрам теплового решателя:

1. Density — плотность (в ),
2. Heat capacity — теплоемкость (в ),
3. Heat conduction — теплопроводность (в ),
4. ??? — начальная температура тела (в кельвинах, ).

НДС-решатель предназначен для расчета напряженно-деформированного состояния тела.

Существуют следующие типы граничных условий НДС-решателя:

1. Stress Strain Boundary Force — к данной поверхности прикладывается некоторая сила и/или момент силы. Параметры:
   1. NSE — номер соединительного элемента,
   2. X — составляющая силы, действующая вдоль оси Ox (в ньютонах, ),
   3. Xr — составляющая момента силы, действующего вдоль оси Ox (в ),
   4. Y — составляющая силы, действующая вдоль оси Oy (в ньютонах, ),
   5. Yr — составляющая момента силы, действующего вдоль оси Oy (в ),
   6. Z — составляющая силы, действующая вдоль оси Oz (в ньютонах, ),
   7. Zr — составляющая момента силы, действующего вдоль оси Oz (в );
2. Stress Strain Boundary Sealing — данная поверхность считается закрепленной по некоторым степеням свободы. Параметры:
   1. X — признак, отсутствует ли поступательная степень свободы (движение вдоль оси Ox),
   2. Xr — признак, отсутствует ли вращательная степень свободы (вращение вокруг оси Ox),
   3. Y — признак, отсутствует ли поступательная степень свободы (движение вдоль оси Oy),
   4. Yr — признак, отсутствует ли вращательная степень свободы (вращение вокруг оси Oy),
   5. Z — признак, отсутствует ли поступательная степень свободы (движение вдоль оси Oz),
   6. Zr — признак, отсутствует ли вращательная степень свободы (вращение вокруг оси Oz);

Примечание: значения признаков присутствия/отсутствия той или иной степени свободы интерпретируются следующим образом: отрицательные значения (например, -1) соответствуют закрепленной степени свободы, положительные (например, 1) — незакрепленной.

Следующие параметры относятся к специальным параметрам НДС-решателя:

1. Damping factor — ??? коэффициент демпфирования ??? (в ),
2. Elastic modulus — коэффициент упругости (в паскалях, ).

В оболочке FShell существует возможность создания CAD-моделей следующих примитивов:

• параллелепипед (Box),
• сфера (Sphere),
• цилиндр (Cylinder).

1. «Нарисовать» 3D-примитив: пункт меню Draw → <Название примитива>.
   
   В появившемся окне задать параметры примитива и нажать кнопку OK.
2. Выделить нарисованный 3D-примитив в окне редактора геометрии модели.
   Примечание: выделенный в редакторе геометрии модели объект обычно отображается другим цветом.
3. Выполнить экспорт 3D-примитива в файл одного из распространенных форматов CAD-моделей: пункт меню File → Export → <Название формата>.
   
   Примечание: в качестве формата для экспорта рекомендуется выбрать один из следующих: BREP, IGES или STEP.
   В появившемся окне задать имя файла CAD-модели примитива и задать его местоположение.
   
   Важно: ошибка при экспорте обычно означает, что выбранный для экспорта объект не выделен. Вернитесь к пункту 2.

Вызвать окно задания параметров параллелепипеда можно, выбрав пункт меню Draw → Box.

В появившемся диалоговом окне можно задать следующие параметры:

1. Position — координаты опорной вершины параллелепипеда:
   1. X — координата вдоль оси абсцисс (Ox),
   2. Y — координата вдоль оси ординат (Oy),
   3. Z — координата вдоль оси аппликат, (Oz);
2. Size — размеры параллелепипеда:
   1. Length — длина, откладывается вдоль оси Ox,
   2. Width — ширина, откладывается вдоль оси Oy,
   3. Height — высота, откладывается вдоль оси Oz.

Примечания:

• Все значения задаются в миллиметрах ().
• С помощью данного диалогового окна может быть создан только прямоугольный параллелепипед.
• Создаваемый параллелепипед будет ориентирован следующим образом:
  • стороны параллелепипеда параллельны соответствующим координатным осям;
  • длины сторон откладываются от опорной вершины в положительном направлении соответствующих координатных осей.

Вызвать окно задания параметров сферы можно, выбрав пункт меню Draw → Sphere.

В появившемся диалоговом окне можно задать следующие параметры:

1. Position — координаты центра сферы:
   1. X — координата вдоль оси абсцисс (Ox),
   2. Y — координата вдоль оси ординат (Oy),
   3. Z — координата вдоль оси аппликат, (Oz);
2. Radius — радиус сферы.

Примечание: Все значения задаются в миллиметрах ().

Вызвать окно задания параметров цилиндра можно, выбрав пункт меню Draw → Cylinder.

В появившемся диалоговом окне можно задать следующие параметры:

1. Position — координаты центра одного из оснований цилиндра:
   1. X — координата вдоль оси абсцисс (Ox),
   2. Y — координата вдоль оси ординат (Oy),
   3. Z — координата вдоль оси аппликат, (Oz);
2. Orts — вектор, задающий направление образующей цилиндра, состоит из следующих компонент:
   1. X — компонента, параллельная оси абсцисс (Ox),
   2. Y — компонента, параллельная оси ординат (Oy),
   3. Z — компонента, параллельная оси аппликат, (Oz);
3. Radius — радиус основания цилиндра;
4. Height — длина образующей цилиндра.

Примечания:

• Все значения задаются в миллиметрах ().
• С помощью данного диалогового окна может быть создан только прямой круговой цилиндр.
• Создаваемый цилиндр будет ориентирован следующим образом:
  • образующая цилиндра параллельна вектору, задающему ее направление;
  • длина образующей откладывается от задаваемого центра основания в направлении этого вектора;
  • основания цилиндра перпендикулярны образующей и проходят через ее концы.