Геометрическая модель

Запустите систему Femap with NX NASTRAN.

Модель состоит из двух частей (см. рисунок) – уплотнительного кольца и диска притира, между которыми существует контактное взаимодействие.

Для удобства работы с геометрией и сеткой в программе предусмотрена работа со слоями (Layers). В отдельный слой можно поместить любой примитив (кривая, точка, узел, элемент, граничные условия, нагрузка и т.д.) и сделать этот слой невидимым. Все примитивы, которые определены в этом слое, не будут отображаться на экране. В этой модели создадим новые слои для каждой детали и поместим в них всю информацию о моделях.

Выполним последовательность команд: View Þ Layers, появится окно работы со слоями, разделенное на две части: слои, находящие в левой области данных – невидимые (Hidden); слои находящиеся в правой части (пока слоев там нет) – видимые (Visible). В модели существуют два слоя: слой под номером 1 – Default Layer и слой под номером 999 – Construction Layer и оба находятся в левой области данных.

Оба этих слоя должны быть не видны, но так как включена опция Show All Layers (показывать все слои) – то независимо скрытые слои или нет, они будут отображены на экране. Теперь создадим новый слой: нажмите кнопку – New Layer(новый слой). В следующем окне в поле данных ID (номер) впишите номер нового слоя, например 10, а в поле Title (название) укажите, например, – “Pritir”. Нажмите «ОK».

Теперь в списке существующих слоев добавился новый слой. Заметьте, что в поле данных Active Layer (текущий слой) стоит только что созданный слой 10, т.е. любые примитивы созданные при такой конфигурации слоев автоматически будут помещаться в слой 10. Pritir.

Включите опцию Show visible Layers Only (показывать только видимые слои) и нажмите «ОK».

Выполните последовательность команд Geometry→Curve-Line→ Rectangle. Для этого откройте падающее меню Geometry (геометрия) и выберите в нем команду Curve-Line (кривая типа – линия). В результате откроется новое меню, в котором необходимо выбрать позицию Rectangle (прямоугольник). После этого на экране появится окно с запросом координат первого угла прямоугольника:

Введите в соответствующих полях данных:– 44,5 для координаты X, 13 для координаты Y и 0 для координаты Z; затем нажмите «ОK». Появится аналогичное окно с запросом координат второго угла прямоугольника, расположенного по диагонали относительно первого заданного угла. Задайте координаты: 10,5 для Х, 28 для Yи0 для Z. Нажмите «ОK»– в результате сформируется прямоугольный контур диска. Для того чтобы отцентрировать на экране изображение полученного прямоугольника нажмите CTRL+A.

Далее необходимо создать новый слой под номером 11, с названием “Kolco”. Используя уже знакомые Вам команды, создайте новый слой 11. Kolco. Для этого нажмите кнопку – New Layer(новый слой). В следующем окне в поле данных ID (номер) впишите номер нового слоя 11, а в поле Title (название) укажите – “Kolco”.Нажмите«ОK» и переместите его в раздел видимых слоев, используя кнопку ShowÞ. Заметьте, что в поле данных Active Layer (текущий слой) возникнет только что созданный слой 11, и любые примитивы созданные при такой конфигурации слоев автоматически будут помещаться в слой 11. Kolco.

Теперь в только что определенном слое создадим геометрический контур второй детали – кольцо. Для этого выберите последовательность команд: Geometry→Point,в появившемся окне вводим поочередно следующие координаты: 0для Х, 0 для Yи0 для Z; 2для Х, 0 для Yи0 для Z;

3для Х, 1 для Yи0 для Z; 3для Х, 10 для Yи0 для Z;

9для Х, 10 для Yи0 для Z; 5для Х, 12,995 для Yи0 для Z;

2для Х, 12,995 для Yи0 для Z; 0для Х, 11 для Yи0 для Z.

Нажмите «ОK», «Cancel». Для центрирования модели нажмите CTRL+A.

Теперь, когда у нас есть все нужные точки, построим по ним линии. Выбираем пункт меню Geometry→Curve-line→Project-Points. При этом появится диалоговое окно:

Левой кнопкой мыши щелкаем на поле и выбираем Snap to Point (шаг по точке).

Затем поочередно выбираем точки и получаем замкнутый многоугольник, который представляет собой сечение уплотнительного кольца.

При создании сечений притира и кольца следует иметь в виду то, что при GAP контакте двух тел, конечно-элементная сетка в зоне контакта должна совпадать. Прежде чем определить будущие поверхности разбиения, разобьем эскизы уплотнительного кольца и притира.

Разобьем сечение кольца. Для этого необходимо построить еще несколько точек: выберем последовательность команд Geometry→Point,в появившемся окне вводим поочередно следующие координаты: 3для Х, 1.8 для Yи0 для Z;

1,2для Х, 1,8 для Yи0 для Z; 0для Х, 1,8 для Yи0 для Z;

1,2для Х, 0 для Yи0 для Z; 2,5для Х, 0,5 для Yи0 для Z;

0для Х, 10для Yи0 для Z; 1,2для Х, 10 для Yи0 для Z;

3для Х, 11 для Yи0 для Z. Нажмите «ОK»,«Cancel».

Теперь построим по точкам линии. Выбираем пункт меню Geometry_Curve-line → Project-Points (геометрия_прямая_по точкам). Левой кнопкой мыши щелкаем на поле и выбираем Snap to Point. Затем поочередно выбираем точки и получаем следующее:

Теперь необходимо дорисовать недостающую линию верхнего конура.

Для этого выберите последовательность команд Geometry→Curve-line_Parallel и укажите линию, параллельную искомой:

В следующем окне выберете точку, из которой будет исходить искомая линия (координаты (3, 11,0)). Нажмите «ОK», «Cancel». В результате получим:

Обрежем выступающую часть горизонтальной линии: Modify→Trim.В диалоговом окнеSelect Curve(s) to use as Cutting Edges выбираем кривую, по которой будем резать (наклонная кривая):

Затем в окне Trim_Curve выбираем горизонтальную кривую, которую обрезаем. Получаем:

Теперь разобьем полученные линии. Для разбиения кривых выберите последовательность команд Modify (изменить), Break(разорвать). Появится окно выбора примитивов (кривых) в котором необходимо указать кривые, которые будем модифицировать (указаны красным цветом):

Разбиваем их так, чтобы между каждой парой точек лежали разные кривые. Рассмотрим процесс разбиения на примере одной линии. Выбираем последовательность команд Modify→Break. Появиться окно, в котором выбираем кривую для разбиения. Пусть это будет наклонная кривая сечения:

Далее появится окно, в котором нужно указать координаты точки разбиения кривых. Поместите курсор мыши в любое место экрана и нажмите правую клавишу мыши, в появившемся выпадающем меню, пометьте пункт Snap to Point (шаг по точке). Это делается для того, чтобы курсором мыши можно было точно задать координаты точки, по которой будет проводиться разбиение. После выполнения этой операции, курсором можно будет выбирать на экране только точки. Заметим, что ранее в этом окне метка стояла напротив пункта Snap to Screen(шаг по экрану). Теперь необходимо указать нужную точку, для этого выберите курсором мыши точку в рабочей плоскости как показано на рисунке.

В окне ввода координат в соответствующих полях данных появятся точные координаты точки XPT(1) – означает Х - координату точки 1, YPT(1) – означает Y - координату точки 1, ZPT(1) – означает Z - координату точки 1. Нажмите «ОK». Теперь вышеуказанная кривая разбита на две кривые. Далее аналогичным образом разобьем оставшиеся кривые. В итоге получим 24 кривые.

Теперь сечение кольца готово для создания конечно-элементной сетки. Разобьем сечение притира. Для этого сделаем слойPritir активным и построим точки(Geometry→Point) по следующим координатам (точки пересечения контуров кольца и притира): 2– Х, 13 – Yи0 – Z; 2– Х, 28 – Yи0 – Z;

5– Х, 13 – Yи0 – Z; 5 – Х, 28 – Y и 0– Z.

Затем, через полученные точки, проведем линии (Curve-line→Project-Points). В результате получим:

Теперь разобьем каждую из горизонтальных кривых контура на 3 кривые по полученным линиям. Таким образом, после выполнения описанной операции, контур сечения притира будет состоять не из 4-х кривых, как было первоначально, а из 10-ти. Для разбиения кривых выберите последовательность команд ModifyÞBreak(разорвать). Появится окно выбора примитивов (кривых) в котором необходимо указать кривые, которые нужно разбить. Выберите курсором две горизонтальных кривых, затем нажмите «ОK». Далее появится окно, в котором нужно указать координаты точки разбиения кривых.

Теперь в окне задания координаты точки разбиения необходимо указать точку 1, для этого выберите курсором мыши точку в рабочей плоскости.

В окне ввода координат в соответствующих полях данных появятся точные координаты точки. Где XPT(1) – означает Х-координату точки 1, YPT(1) – означает Y-координату точки 1, ZPT(1) – означает Z-координату точки 1. Нажмите «ОK». Теперь каждая из вышеуказанных кривых разбита на две кривые.

Далее необходимо еще раз разбить горизонтальные кривые на две части. В нижней части экрана, снова высвечено окно выбора кривых для разбиения (т.е. команда для разбиения кривых продолжается). Выберите курсором мыши две кривые как показано на рисунке, и нажмите «ОK».

В следующем окне выбираем вторую точку для разбиения и нажимаем «ОK» и«Cancel». В итоге получаем 6 горизонтальных кривых.