Презентация на тему "Суперэлементы в MSC.Nastran"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Суперэлементы в MSC.Nastran - 2004 С.А. Сергиевский MSC.SoftwareCorporation

• 
  Слайд 2

  MSC.Nastran: Метод суперэлементов

  Использование метода суперэлементов MSC.Nastran: Решение больших задач на ЭВМ с ограниченными ресурсами Обеспечение конфиденциальности разработок

• 
  Слайд 3

  Идея метода суперэлементов

  Конструкция разделяется на подконструкции – суперэлементы (СЭ) Каждый суперэлемент обрабатывается отдельно Узлы на границах суперэлементов включаются в “остаточную” структуру (нулевой суперэлемент) Уравнения “остаточной” структуры решаются с учётом матриц масс, демпфирования и жёсткости суперэлементов, “присоединённых” к граничным узлам

• 
  Слайд 4
  

  “Остаточная” структура Суперэлемент 1 2 3 4 5 6 0 Отдельные компоненты модели (например, люки, двери) могут представляться в виде суперэлементов, характеристики которых получаются экспериментально

• 
  Слайд 5

  Что дает использование суперэлементов

  Преимущества: Возможность решения очень больших задач Эффективное взаимодействие предприятий-партнёров Эффективное моделирование повторяющихся компонентов конструкции Сокращение затрат времени на выполнение “вариантных” расчетов Возможность глобально-локального анализа Недостатки: Необходимость затрат времени на дополнительные вычисления (заметно на небольших задачах) Все суперэлементы должны быть линейными Приблизительный характер динамических расчетов (погрешность оцениваема и “управляема”) Использование предполагает “разумный” подход квалифицированного пользователя

• 
  Слайд 6

  Суперэлементы – редуцирование модели

  Статическое и динамическое редуцирование Статическое редуцирование: внутренние динамические эффекты суперэлемента игнорируются Динамическое редуцирование (в дополнение к статическому редуцированию) – учёт внутренних динамических эффектов суперэлемента метод Крейга-Бамптона

• 
  Слайд 7

  Метод Крейга-Бамптона

  Степени свободы СЭ: внешние (перемещения граничных узлов) и внутренние (формы колебаний) Внешним степеням свободы соответствуют “статические” моды деформации Внутренним степеням свободы соответствуют моды собственных колебаний, вычисленные при закрепленных граничных узлах Вычисленные моды (“статические” моды и моды собственных колебаний) используются при динамическом анализе Размерность вектора q – регулятор точности модели

• 
  Слайд 8

  Использование метода Крейга-Бамптона

  Метод Крейга-Бамптона широко используется при разработке сложных изделий, содержащих коммерческую конфиденциальную информацию и государственную тайну (в том числе, в международных проектах)

• 
  Слайд 9

  Метод Крейга-Бамптона в MSC.Nastran

  Реализация метода Крейга-Бамптона в MSC.Nastran Специальные alter’ы, дополняющие “стандартный”MSC.Nastran Суперэлементы Part с “ручным” формированием файла для подключения суперэлемента к “остаточной” структуре – доступны начиная с MSC.Nastran версия 70 Суперэлементы Part с “полуавтоматическим” формированием файла для подключения суперэлемента к “остаточной” структуре – доступны начиная с MSC.Nastran версия 2004

• 
  Слайд 10

  Формат суперэлементов

  В MSC.Nastran начиная с v2004 доступны следующие форматы представления суперэлементов: MATRIXDB – формат базы данных MSC.Patran DMIGDB – аналог MATRIXDB с модификацией представления граничных матриц DMIGOP2 – формат OP2 DMIGPCH – граничные матрицы выводятся в файл .pch в виде операторов DMIG

• 
  Слайд 11
  

  Примеранализа собственных колебаний модели с применением технологии суперэлементов

• 
  Слайд 12

  Модель

  Задача: анализ собственных колебаний изделия “в сборе” Часть 1 Часть 2 Часть 3

• 
  Слайд 13

  Суперэлементы

  Суперэлемент 1 Суперэлемент 2 Суперэлемент 3 Граничные узлы

• 
  Слайд 14

  Шаг 1 – редуцирование суперэлемента

  Входной файл MSC.Nastran SOL 103 CEND SET 1 = 40001 THRU 40012 SET 2 = 19001,19011 THRU 19022 SUBCASE 1 METHOD = 1 VECTOR(SORT1,REAL)=2 EXTSEOUT(ASMBULK,EXTID=1,DMIGPCH) BEGIN BULK PARAM AUTOSPC YES PARAM GRDPNT 0 EIGRL 1 4. $ Description of the model PBAR .............. CBAR .............. PSHELL .............. CQUAD .............. PLOTEL .............. MAT1 .............. GRID .............. ..................... $ Superelement SPOINT,100001,THRU,100040 QSET1,0,100001,THRU,100040 ASET1,123456,19001,THRU,19022 ENDDATA Суперэлемент 1, вывод – файл .pch Диапазон учитываемых частот собственных колебаний – до 4 Гц “Резерв” размерности вектора q - 40 Граничные узлы и их степени свободы

• 
  Слайд 15
  

  Результаты расчёта: Файл .pch(или .op2 или .db) – редуцированные матрицы суперэлемента Файл .asm– “заготовка” для подготовки входного файла MSC.Nastran для последующего расчёта изделия “в сборе” SEBULK 1 PRIMARY MANUAL SECONCT 1 0 NO 19001 19001 19011 19011 19012 19012 19013 19013 19014 19014 19015 19015 19016 19016 19017 19017 19018 19018 19019 19019 19020 19020 19021 19021 19022 19022 $ BOUNDARY GRID DATA GRID 19001 0. 0. 0. ........................................... ........................................... “Заготовка” оператора для подсоединения СЭ к “остаточной” структуре Описание граничных точек суперэлемента

• 
  Слайд 16

  Шаг 2 – расчёт изделия в сборе

  Входной файл MSC.Nastran SOL 103 CEND SUBCASE 1 SUPER = 1 METHOD = 1 K2GG = KAAX M2GG = MAAX SUBCASE 2 SUPER = 2 METHOD = 1 K2GG = KAAX M2GG = MAAX SUBCASE 3 SUPER = 3 METHOD = 3 K2GG = KAAX M2GG = MAAX SUBCASE 10 METHOD = 10 VECTOR(SORT1,REAL)=ALL Ввод матриц суперэлемента 1 Ввод матриц суперэлемента 2 Ввод матриц суперэлемента 3 Расчёт для “остаточной” структуры

• 
  Слайд 17
  

  Входной файл MSC.Nastran (продолжение) BEGIN BULK PARAM AUTOSPC YES PARAM,POST,-1 EIGRL 10 2. $ Description of residial structure PLOTEL .................. GRID .................. ........................... $ Description of connectivity between $ superelements and residial structure INCLUDE 'n_01.asm' INCLUDE 'n_02.asm' INCLUDE 'n_03.asm' $ Superelement 1 INCLUDE 'n_01.pch' $ Superelement 2 INCLUDE 'n_02.pch' $ Superelement 3 INCLUDE 'n_03.pch' ENDDATA Интересуемся частотами в диапазоне до 2 Гц Описание сопряжения суперэлементов с “остаточной” структурой “Подключение” файлов с граничными матрицами суперэлементов

• 
  Слайд 18

  Результаты расчёта

  Без деления модели на суперэлементы С использованием суперэлементов 6.983073E-01 7.354412E-01 7.403246E-01 8.533084E-01 8.533233E-01 8.576912E-01 9.583896E-01 9.583901E-01 9.782804E-01 9.893590E-01 1.370908E+00 1.387318E+00 1.966427E+00 1.966994E+00 6.983073E-01 7.356633E-01 7.405441E-01 8.533084E-01 8.533233E-01 8.576912E-01 9.583898E-01 9.583902E-01 9.785060E-01 9.895640E-01 1.372427E+00 1.388882E+00 1.967998E+00 1.968606E+00

• 
  Слайд 19
  

  Без деления модели на суперэлементы С использованием суперэлементов

• 
  Слайд 20

  Эффективность метода суперэлементов

  Анализ влияния характеристик опор двигателя на вибрации автомобиля Полная КЭ модель автомобиля: более сотни тысяч узлов Время расчета – десятки часов Редуцированная КЭ модель автомобиля:сотни узлов. По сути, моделируются только опоры двигателя и места расположения пассажиров (“чувствительных элементов”), остальные узлы – только для визуализации колебаний Время расчета – десятки секунд