Продукты и решения

Продукты
Услуги
База знаний
Femap PDF Печать

 

Femap с решателем NX Nastran является независимой полнофункциональной средой для виртуального моделирования, имитации и оценки результатов анализа характеристик изделия.

 

 

FemapПользовательский интерфейс предпостпроцессора Femap аналогичен привычному интерфейсу Windows - это многооконный графический интерфейс. Femap позволяет работать с несколькими моделями. Имеют место многоуровневые команды отмены/повтора действий, онлайновая гипертекстовая система помощи, плавающие панели инструментов для доступа к часто используемым командам, редактор панелей инструментов, дерево сведений о модели и редактор ее элементов, табличное управление данными. Обмен данными с другими программами Windows осуществляется через буфер обмена. Выбор элементов геометрии и сетки КЭ осуществляется: прямоугольником, окружностью, многоугольником, а также возможен выбор элементов, находящихся на переднем плане или в глубине 3D модели и ассоциативный выбор элементов (все элементы, связанные с указанным узлом сетки; все элементы с указанным свойством и т. д.).


Femap1Создание геометрии: булевские операции и операции выдавливания/вращения; построение срединных поверхностей; проецирование кривых на поверхности; построение кривых на пересечениях поверхностей; создание областей при проецировании кривых на твердотельную модель; создание кривых в полярных координатах на поверхностях; создание твердотельных оболочек постоянной толщины; создание линейчатых поверхностей, поверхностей вращения, путем экструдирования по траектории; «сшивание» поверхностей в твердотельные модели; построение точек, отрезков, дуг, окружностей и сплайнов; усечение, удаление, вытягивание, объединение и копирование элементов геометрии, построение скруглений и фасок.

 

Импорт или экспорт: точки и кривые в форматах DXF IGES, детали и сборки в форматах ACIS (.sat) и Parasolid (.x_t). Импортирование моделей CATIA, и файлов Express системы CATEXP. (CATIA v4.1.x, v4.2, v5), импорт формата VDA (вплоть до версии v2.0), импорт файлов I-DEAS, импорт файлов Pro/E (версии с 16 по 20), импорт файлов Solid Edge, импорт файлов Unigraphics NX (версии с 11 и до NX v4).

Создание расчетной сетки конечных элементов (КЭ):
глобальное и местное управление сеткой КЭ с указанием размера элемента по умолчанию;
указание размера КЭ или размещение элементов под углом;
генерация сеток на свободной поверхности, как с прямоугольными, так и треугольными КЭ;
выдавливание и вращение геометрических кривых либо отрезков с получением оболочечных КЭ, которые, в свою очередь, можно выдавливанием или вращением превратить в твердотельные;
сопряженные тонкостенные элементы можно выдавливать по нормали к самим себе для преобразования тонкостенной модели в твердотельную.
улучшение и сглаживание сетки по заданным критериям;
дополнительное разбиение и полуавтоматическое создание сетки КЭ на твердотельных элементах, автоматическое создание тетрагональной сетки на твердотельных элементах.

Библиотека конечных элементов включает:
одномерные (балочные) КЭ: стержень, труба, перемычка, балка, пружина, зазор (для балочных КЭ полная поддержка стандартных и произвольных форм поперечного сечения, включая расчет всех требуемых свойств и геометрических характеристик);
плоские КЭ: оболочечные КЭ с различной топологией, первого и второго порядка;
трехмерные КЭ: пирамиды, тетраэдры, клинья, призмы (первого и второго порядка);
осесимметричные;
специальные КЭ: жесткие КЭ, сосредоточенные массы, пружины, матрицы распределения масс и общей жесткости, линии и поверхности контакта, линии скольжения, элементы точечной сварки.

Библиотека КЭ приведена в таблице ниже:

В Femap нагрузки и ограничения могут быть приложены к геометрии модели или к узлам КЭ. Ассоциативность геометрии модели и сетки сохраняется. Допускается задание и редактирование условий нагружения.

В Femap предусмотрена возможность моделирования практически всех типов материалов. Материалы: изотропные, ортотропные, анизотропные. Нелинейные упругие, би-линейные и пластичные. Упрочнение: изотропное или кинематическое. Допускается задавать зависимости напряжения в материале от температуры.

Для моделирования изотропных материалов необходимо задать следующие основные характеристики:

  • модуль упругости (Youngs Modulus);
  • модуль сдвига (Shear Modulus);
  • коэффициент Пуассона (Poisson's Ratio);
  • коэффициент температурного расширения (Expansion Coeff.);
  • удельная теплоемкость (Specific Heat);
  • плотность (Mass Density).

В зависимости от типа расчета дополнительно можно задать:
  • предельные (допускаемые) напряжения при растяжении (Tension), сжатии (Compression), сдвиге (Shear);
  • текущую температуру (Reference Temp);
  • коэффициент демпфирования (Demping).

При проведении нелинейных расчетов необходимо задать функции изменения параметров материала и тип нелинейности:
  • без нелинейности (None);
  • физическая нелинейность;
  • физическая нелинейность с учетом пластичности;
  • пластичность.

В случае учета пластических деформаций при моделировании материала следует указать:
  • критерий пластичности (Yield Criterion);
  • предел текучести (Initial Yield Stress);
  • правила упрочнения (Hardening Rule).

Для моделирования ортотропных материалов необходимо задать основные механические характеристики по каждому из координатных направлений. Для моделирования анизотропии необходимо задать поправочные коэффициенты для компонентов матрицы податливости или жесткости. Гиперпластичность моделируется путем ввода поправочных коэффициентов для компонентов тензора деформаций. Дополнительно возможно смоделировать газы и жидкости.

Тепловые расчеты в Femap проводятся с применением решателя NX Nastran методом конечных элементов. Дополнительно к пред/постпроцессору Femap можно подключить специализированный тепловой решатель Advanced TMG. Указанный решатель позволяет проводить исследование установившихся и неустановившихся процессов теплопередачи с применением метода конечных разностей.

Группы и слои используются в Femap, что бы легко разбить модель для целей визуализации или постпроцессирования, также возможно автоматически добавлять новые элементы в активную или указанную пользователем группу. Группирование выполняется по обозначению, ассоциативности, материалу, свойствам и типу элементов. Группы создаются автоматически на основе свойств, материалов и геометрических ограничений.

Постпроцессор Femap позволяет отображать деформации, напряжения и многие другие результаты расчета в виде контурной цветовой заливки конструкции с отображение числовых значений или в виде эпюр (для балочных КЭ). В постпроцессоре предусмотрены широкие возможности сортировки результатов, построение различных графиков, вывод текстовых отчетов.


Тип КЭ Описание КЭ
Балочные КЭ
Rod Element КЭ Стержень. Двух узловой, балочный КЭ первого порядка, работающий на растяжение, сжатие и кручение. Число степеней свободы в узле – 3. Форма сечения – произвольная. Длина КЭ много больше линейных размеров сечения.
Tube Element КЭ Труба. Двух узловой, балочный КЭ первого порядка, работающий на растяжение, сжатие и кручение. Число степеней свободы в узле – 3. Форма сечения – кольцо. Длина КЭ много больше линейных размеров сечения.
Curved Tube Element КЭ Искривленная труба. Двух узловой, балочный КЭ с искривленной топологией согласно заданного радиуса кривизны. Число степеней свободы в узле – 3. Форма сечения – кольцо. Длина КЭ много больше линейных размеров сечения.
Bar Element КЭ Планка. Двух узловой, балочный КЭ первого порядка, работающий на растяжение, сжатие, кручение, сдвиг и изгиб. Число степеней свободы в узле – 6. Форма сечения – произвольная. Длина КЭ соизмерима с линейными размерами сечения.
Beam Element КЭ Балка. Балочный КЭ первого или второго порядка, работающий на растяжение, сжатие, кручение, сдвиг и изгиб. Число степеней свободы в узле – 6. Форма сечения – произвольная. Длина КЭ много больше линейных размеров сечения.
Link Element КЭ Узловое соединение. Данный элемент предназначен для соединения КЭ с различным числом степеней свободы. Топология КЭ – один узел.
Curved Beam Element КЭ Искривленная балка. Двух узловой, балочный КЭ с искривленной топологией согласно заданного радиуса кривизны. Число степеней свободы в узле – 6. Форма сечения – произвольная. Длина КЭ много больше линейных размеров сечения.
Spring Element КЭ Пружина. Двух узловой, балочный КЭ, предназначенный для моделирования пружин с заданным коэффициентом жесткости. Число степеней свободы в узле – 6.
DOF Spring Element КЭ DOF Пружина. КЭ, предназначенный для моделирования упругих связей в узле. В данном КЭ задаются коэффициенты жесткости для каждой степени свободы. Топология КЭ – один узел. Число степеней свободы в узле – 6.
Gap Element КЭ Контакт. Двух узловой, балочный КЭ, предназначенный для моделирования узловых контактов и решения контактных задач. Число степеней свободы в узле – 6.
Plot only Element КЭ Соединение c Solid. Данный элемент предназначен для соединения КЭ с различным числом степеней свободы. Топология КЭ – один узел.
Плоские КЭ
Shear Panel Element КЭ Плоская панель. Плоский КЭ первого или второго порядка, работающий на срез, сдвиг. Топология – треугольник или четырехугольник. Число степеней свободы в узле – 3.
Membrane Element КЭ Мембрана. Плоский КЭ первого или второго порядка, работающий на срез, сдвиг, изгиб. КЭ предназначен для моделирования структуры, которая содержит очень тонкую упругую оболочку. Топология – треугольник или четырехугольник. Число степеней свободы в узле – 6.
Bending Element КЭ Изгибный плоский. Плоский КЭ первого или второго порядка, работающий на изгиб. Топология – треугольник или четырехугольник. Число степеней свободы в узле – 3.
Plate Element КЭ Оболочка. Плоский КЭ первого или второго порядка, работающий на срез, сдвиг, изгиб. Топология – треугольник или четырехугольник. Число степеней свободы в узле – 6.
Laminate Element КЭ Сандвич. Плоский КЭ первого или второго порядка, работающий на срез, сдвиг, изгиб. КЭ предназначен для моделирования структуры, которая содержит многослойную оболочку. Максимальное число слоев – 90. Топология – треугольник или четырехугольник. Число степеней свободы в узле – 6.
Plane Strain Element КЭ Плоскодеформируемый. Плоский КЭ первого или второго порядка, работающий на сдвиг. Топология – треугольник или четырехугольник. Число степеней свободы в узле – 3.
Planar Plot Only Element КЭ Соединение c Solid. Данный элемент предназначен для соединения КЭ с различным числом степеней свободы. Топология – треугольник или четырехугольник. КЭ – первого и второго порядка.
Трехмерные КЭ
Solid Element КЭ Трехмерный. Объемный КЭ первого или второго порядка. Топология – тетраэдр, клин, параллелепипед. Число степеней свободы в узле – 3.
Осесимметричные
Axisymmetric Shell Element КЭ Осесимметричная оболочка. Осесимметричный КЭ первого или второго порядка. Топология – двух или трех узловая балка. Число степеней свободы в узле – 6.
Axisymmetric Element КЭ Осесимметричный объемный. Осесимметричный КЭ первого или второго порядка. Топология – треугольник или четырехугольник. Число степеней свободы в узле – 6.
Специальные КЭ
Mass Element КЭ Масса. КЭ, предназначенный для моделирования сосредоточенной массы в узел.
Mass Matrix Element КЭ Матрица масс. Определение присоединенной массы в зависимости от кинематической степени свободы.
Rigid Element КЭ Жесткий. Абсолютно жесткий КЭ.
Stiffness Matrix Element КЭ Матрица жесткости. Определение пользовательской матрицы жесткости.
Slide Line Element КЭ Линия скольжения. КЭ для моделирования контактного скольжения с вводом коэффициента трения.
Weld Element КЭ Точечная сварка. КЭ для моделирования точечной сварки.

 

Дополнительные материалы по теме: