Конструкторская программа ANSUS

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине __________________________________________

По теме: конструкторская программа «ANSYS»

 

Выполнил: Студент группы        (подпись)                 (расшифровка)       Проверил: _____________________________   Работа _______________________                          (зачтена/незачтена)  ______________(______________)        (подпись)                 (расшифровка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Челябинск, 2015

Оглавление

Введение…………………………………………………………………...3

1. История разработки программной системы……………………….....4
2. Описание графического интерфейса пользователя………………….5
1. Основные элементы управления в ANSYS…………………….5
2. Графический интерфейс………………………………………….6

Заключение………………………………………………………………14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

ANSYS — универсальная программная система конечно-элементного (МКЭ) анализа, существующая и развивающаяся на протяжении последних 30 лет, является довольно популярной у специалистов в сфере автоматизированных инженерных расчётов (CAE, Computer-Aided Engineering) и КЭ решения линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач механики деформируемого твёрдого тела и механики конструкций (включая нестационарные геометрически и физически нелинейные задачи контактного взаимодействия элементов конструкций), задач механики жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики, акустики, а также механики связанных полей. Моделирование и анализ в некоторых областях промышленности позволяет избежать дорогостоящих и длительных циклов разработки типа «проектирование — изготовление — испытания». Система работает на основе геометрического ядра Parasolid

Программная система КЭ анализа ANSYS разрабатывается американской компанией ANSYS Inc.. Компания также выпустила другие системы КЭ моделирования, в том числе DesignSpace, AI Solutions (NASTRAN, ICEM CFD); предназначенные для использования в более специфических отраслях производства. В качестве стратегического партнёра фирма сотрудничает со многими компаниями, помогая им провести необходимые изменения. Предлагаемые фирмой ANSYS Inc. средства численного моделирования и анализа совместимы с некоторыми другими пакетами, работают на различных ОС. Программная система ANSYS сопрягается с известными CAD-системами Unigraphics, CATIA, Pro/ENGINEER, SolidEdge, SolidWorks, Autodesk Inventor и некоторыми другими.

Программная система ANSYS является довольно известной CAE-системой, которая используется на таких известных предприятиях, как ABB, BMW, Boeing, Caterpillar, Daimler-Chrysler, Exxon, FIAT, Ford, БелАЗ, General Electric, Lockheed Martin, MeyerWerft, Mitsubishi, Siemens, Alfa Laval, Shell, Volkswagen-Audi и др.

1. История разработки программной системы

Первая реализация программы значительно отличалась от последних её версий и касалась только решения задач теплопередачи и прочности в линейной постановке. Как и большинство других программ того времени, она работала в пакетном режиме и лишь на супер-ЭВМ.

В начале 70-х годов XX века в систему было внесено много изменений в связи с внедрением новой вычислительной технологии и реализацией запросов пользователей. Были добавлены нелинейности различной природы, появилась возможность использовать метод подконструкций, была расширена библиотека конечных элементов. Компания обратила внимание на появившиеся в то время персональные компьютеры и векторные графические терминалы. В течение нескольких лет эти новые аппаратные средства были освоены программными разработками компании.

В конце же 1970-х годов существенным дополнением к системе ANSYS стал интерактивный режим работы. Это значительно упростило процедуры создания КЭ модели и оценку результатов (пре- и пост-процессорная обработка). Стало возможным использовать интерактивную графику для проверки геометрии модели, заданных свойств материала и граничных условий перед началом счёта. Графическая информация могла быть сразу же выведена на экран для интерактивного контроля результатов решения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание графического интерфейса пользователя
1. Основные элементы управления в ANSYS

 

Используются два основных способа взаимодействия пользователя и программы:

-в режиме графического  интерфейса пользователя (ГИП, GUI);

-в командном  режиме.

Графический интерфейс пользователя включает в себя:

-главное меню (Main Menu);

-меню утилит (Utility Menu);

-окно ввода команд (ANSYS input);

-линейку инструментов (ANSYS toolbar);

-графическое  окно;

-окно вывода (рис.2.1).

 

Практически все действия, совершаемые в перечисленных меню, имеют аналог в виде соответствующей команды.

Указанные способы работы в ANSYS не являются взаимоисключающими, а наоборот, обычно успешно дополняют друг друга.

 

 2.2 Графический интерфейс

ansys конечный элемент графический  интерфейс

Несмотря на то, что программа ANSYS является весьма наукоемким многоцелевым пакетом, её организационная структура и графический интерфейс делают изучение и применение программы очень удобным.

С помощью этого интерфейса обеспечивается интерактивный доступ к функциям, командам, документации и справочным материалам программы. Создается своего рода путеводитель, обучающий пользователя шаг за шагом при проведении анализа. Предоставляется полная документация в интерактивном режиме и самая современная система HELP на основе гипертекстового представления.

Работая с графическим интерфейсом, пользователь выбирает команды из меню, а параметры вводит с помощью диалоговых окон.

Существуют команды, которые не имеют аналогов в меню, тогда они вводятся через командную строку.

Начнем рассмотрение графического интерфейса программы с Главного меню (Main Menu), которое предоставляет доступ ко всем основным операциям, связанным с решением задачи, – начиная от создания модели и заканчивая чтением полученных результатов расчета (рис.2.2).

Рис2.2

 

Структуру главного меню можно сравнить с генеалогическим деревом, каждый элемент которого содержит ряд разветвлений, каждое из которых, в свою очередь, содержит еще ряд разветвлений и т.д.

Рассмотрим основные пункты главного меню, с помощью которых решаются задачи механики деформируемого твердого тела.

Фильтр Preferences позволяет исключить из Main Menu те пункты, которые не соответствуют теме решаемой задачи.

Preprocessor содержит  пункты, необходимые для построения  модели, выбора материалов, конечных  элементов, построения конечно-элементной  сетки и т.д.

Solution – здесь  задается тип анализа, прикладываются  нагрузки, формируются граничные  условия и непосредственно решается  задача.

General Postproc позволяет  вывести на монитор или на  печать результаты расчета в  виде эпюр, таблиц.

TimeHist Postpro дает  возможность вывода результатов, зависящих от времени или каких-либо  других независимых параметров. Эти результаты также могут  быть представлены в графической  или табличной форме.

Рассмотрим структуру и возможности препроцессора (Preprocessor). Он содержит следующие основные пункты:

Element Type – позволяет  выбрать из библиотеки стандартных  конечных элементов тот элемент, свойства которого соответствуют  условиям рассматриваемой задачи.

Real Constants – здесь  задаются реальные константы  выбранного конечного элемента; набор этих констант может  быть различным, а иногда (для  некоторых элементов) реальные константы  вообще не задаются.

Material Props – определяет  характеристики материала (модуль  упругости, коэффициент Пуассона  и т.п.).

Sections – содержит  набор стандартных поперечных  сечений, а также позволяет пользователю  создавать любые необходимые  сечения для балочных и оболочечных  элементов;

Modeling – служит  непосредственно для построения  модели;

Meshing – позволяет  упорядочить атрибуты разных  частей модели, т.е. поставить в  соответствие каждой части модели  необходимый аппроксимирующий конечный  элемент с его реальными константами, характеристиками материала, сечениями  и в конечном итоге построить  конечно-элементную модель.

Numbering Ctrls – предоставляет  возможности для объединения  совпадающих узлов, точек, атрибутов  модели и обновления их нумерации.

Из препроцессора переходим в меню Solution, которое содержит:

Analysis Type – задает  тип анализа (статический, на устойчивость, свободные колебания и т.д.) и  его опции.

Define Loads – предназначается  для наложения на модель граничных  условий и задания внешней  нагрузки.

Solve – осуществляет  запуск программы на решение  задачи.

После сообщения о том, что задача решена, переходят в меню General Postproc, состоящее из:

Read Results – позволяет  установить опции для считывания  результатов расчета по шагу  нагружения, частоте и т.д.

Plоt Results – содержит  пункты, следуя которым можно  вывести результаты расчета графически (прорисовать деформированную форму  конструкции, все компоненты напряженно-деформированного  состояния и т.д.).

List Results – позволяет  выводить результаты расчета  в табличной форме.

Element Table – осуществляет  вывод результатов по конечным  элементам.

Следующим компонентом графического интерфейса является Меню утилит (Utility Menu), которое позволяет управлять файлами программы, выбирать и нумеровать объекты, изменять их положение и размеры на рабочей плоскости, а также выполнять еще целый ряд вспомогательных операций (рис.2.3).

 

Рис.2.3

 

Меню утилит включает:

File – содержит  пункты для работы с файлами, такие как чтение файла, создание  нового файла, сохранение, импорт, экспорт  файла, выход из программы и  др.

Select – позволяет  выбирать компоненты модели, используемые  в работе.

List – здесь  можно вывести списки компонентов  модели и числовые результаты  расчета.

Plot – дает  возможность прорисовывать компоненты  модели и выводить графические  результаты расчета на монитор.

PlotCtrls – управляет  графическим выводом. Здесь также  можно изменять масштаб изображения, поворачивать его, нумеровать компоненты  модели, прорисовывать нагрузки, анимировать  и инвертировать изображение, сохранять  его и т.д.

WorkPlane – содержит  пункты для управления рабочей  плоскостью и системой координат;

Parameters – позволяет  создавать базу данных параметров, используемых в модели и управлять  ими.

Macro – здесь  размещены опции для создания  макросов.

MenuCtrls – управляет  окнами программы и панелью  инструментов.

Help – интерактивная  база справочных данных по  программе.

Как упоминалось выше, практически все действия, осуществляемые через Main Menu и Utility Menu, имеют аналог в виде команды, которая задается через Окно ввода команд (ANSYS input), которое представляет собой область для набора команд и снабжено всплывающими подсказками (рис.2.4).

 

Рис.2.4

 

Окно ввода состоит из таких элементов:

Поле ввода – в нем набираются текстовые команды с присущими им параметрами.

Буфер истории – содержит ранее введенные команды, что упрощает их повторное использование.

Следующим атрибутом графического интерфейса является Линейка инструментов (ANSYS toolbar) – содержит кнопки, обеспечивающие быстрый доступ к часто используемым операциям (рис.2.5).

 

Рис.2.6

 

Пользователь может сам создавать и удалять кнопки. Линейка инструментов может вместить до 200 кнопок.

Графическое окно – представляет собой область для вывода информации графически, т.е. для отображения модели, граничных условий, нагрузок и т.д.

Полностью интерактивная графика является составной частью программы ANSYS. Графика важна для проверки исходных данных и просмотра результатов решения на этапе постпроцессорной обработки.

Модуль Power Graphics обладает значительной скоростью построения геометрических объектов и графических результатов. Средства визуализации этого модуля пригодны для изображения элементов сетки, полей напряжений и т.п.

Графические средства программы ANSYS включают следующее:

-Отображение  граничных условий на твердотельных  и конечно-элементных моделях;

-Представление  результатов известными областями  равных значений;

-Графики зависимости  полученных результатов от времени  или от некоторого расстояния  в пределах расчетной модели;

-Преобразование  изображений общего характера (обзор  модели под другим углом зрения, укрупнение изображения и т.д.);