2.1 Планирование работы.

Когда вы начинаете генерировать вашу модель, вы сознательно или не сознательно принимаете ряд решений, определяющих способ математического моделирования физического объекта. Что является объективным для анализа системы? Насколько подробна должна быть модель? Будете ли вы моделировать всю систему или только часть ее? Какой тип элементов вы будете использовать? Какая плотность разбиения на конечные элементы должна быть? В основном вы будете балансировать между точностью результатов расчета и сложностью модели. Принятое решение на стадии планирования будет во многом определять эффективность вашего анализа.

2.2 Определение объекта

Ваша конечно-элементная модель может быть представлена как плоская или объемная и собранная из точечных элементов, элементов типа линии, поверхностных или объемных элементов. Вы можете применять различные типы элементов (поддерживая соответствующую совместимость между ними по степеням свободы). Например, моделируя усиление оболочки, можно применить пространственные оболочечные элементы для представления оболочки и пространственные балочные элементы для ребер. Выбирая размерность модели и тип элементов, необходимо выбрать способ генерации модели, наиболее удобный для вашего случая.

Модель, содержащая линии может быть представлена плоскими или пространственными балками, также как двумерные модели могут представлять пространственные осесимметричные оболочечные системы. Технология твердотельного моделирования обычно не очень выгодна для генерации моделей типа линий. В этом случае больше подходит метод прямой генерации.

Двумерные твердотельные элементы применяются для анализа тонких плоских систем (для анализа плоского напряженного состояния), для бесконечно длинных систем, имеющих постоянное поперечное сечение или для осесимметричных систем. Хотя многие двумерные модели относительно легко строятся методами прямой генерации, их обычно строят методом твердотельного моделирования.

Трехмерные оболочечные элементы используются для моделирования тонких систем в пространстве. В этом случае применяется, как правило, твердотельное моделирование.

Трехмерные объемные элементы используются для моделирования толстостенных систем в трехмерном пространстве. Эти системы обычно не имеют ни постоянного поперечного сечения, ни осевой симметрии. Построение такой модели методом прямой генерации требует значительных усилий. Твердотельное моделирование в этом случае будет значительно эффективнее.

2.3 Выбор между линейными элементами и элементами высокого порядка

Библиотека элементов ANSYS содержит два основных типа поверхностных и объемных элементов: линейных (с суперформами и без них) и квадратичных.

Рассмотрим некоторые особенности, влияющие на выбор между этими двумя типами основных элементов

2.4 Линейные элементы без узлов на срединах сторон.

При расчете элементы, содержащие узлы в углах с функциями экстра форм будут производить точное решение за относительно небольшое время. Когда используются эти элементы, важно избегать вырождения их форм в критичных регионах. Это происходит в тех случаях, когда образуются треугольные плоские элементы, или тетраэдальные в пространственных элементах. Необходимо также избегать чрезмерно искривленных линейных элементов. В нелинейных задачах вы будете получать лучшую точность при использовании тонкого разбиения этих линейных элементов, чем сравнительно грубое разбиение квадратичных элементов.

Когда вы моделируете криволинейную оболочку, вы должны выбирать между кривым (квадратичным) или плоским линейным оболочечными элементами. Каждый выбор имеет свои преимущества и недостатки. Для большинства практических случаев, может быть получено решение задачи с высокой степенью точности за минимальное время с помощью плоских элементов. Конечно, при этом нужно быть уверенным в том, что моделирование кривой поверхности плоскими элементами адекватно. Обычно, чем меньше элемент, тем больше точность. Рекомендуется, что трехмерные плоские элементы не не должны перекрывать центральный угол более, чем на 15. Для коническая оболочки (с осесимметричными линейными элементами) это ограничение составляет 10 или 5 в районе вершины.

Для большинства не механических расчетов (температурных, магнитных и т. д) линейные элементы предпочтительны. Вырожденные элементы (треугольники и тетраэдры) обычно дают хорошие результаты в не механических задачах.