ДИНАМИКА МНОГОТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ТЕЛ (MFBD) (RECURDYN/FLEXIBLE)

Набор инструментов FFlex (Full Flex) позволяет применять гибкие деформируемые тела на основе конечно-элементных моделей при моделировании многотельных динамических систем.

Метод базируется на технологии нелинейных конечных элементов. В данной технологии каждый узел сетки КЭ-модели гибкого тела обладает всеми шестью степенями свободы. Технология FFlex очень эффективна для моделирования гибких тел, которые совершают значительные вращательные или линейные перемещения в составе механических систем, и которые могут испытывать значительные деформации в процессе работы механической системы.

Технология поддерживает применение линейных и нелинейных параметров материалов, и может описывать поведение, например, пластичных материалов с удержанием формы после нагружения, или супер-эластичных (резиноподобных) материалов. Кроме того, набор инструментов FFlex обладает развитой библиотекой контактов – между телами FFlex, между телами FFlex и телами RFlex, между телами FFlex и твердыми телами.

В наборе инструментов имеется встроенный построитель КЭ-сетки (Mesher), поддерживаются различные конечные элементы (beam, shell, solid), что позволяет строить сетку и генерировать конечно-элементные модели тел любой произвольной формы.

Кроме того, поддерживаются КЭ-модели, сгенерированные в сторонних решателях – NASTRAN (*.bdf), ANSYS (*.cdb) и Design Space (*.inp).

Нагруженное состояние и напряжения FFlex-тел в результате работы механических систем отображается в RecurDyn при помощи как анимированной цветовой индикации, так и при помощи графиков. Результаты моделирования при этом могут использоваться для оценки усталостного износа в модуле RecurDyn/Durability.

Преимущества

• FFlex использует оригинальную сетку конечных элементов, без аппроксимаций и ограничений
• Точное моделирование процессов скольжения или непрерывных контактов большой площади между гибкими (деформируемыми) телами
• Моделирование гибких тел, подверженных большим деформациям, включая нелинейные деформации
• Быстрое получение точных и надежных результатов моделирования, благодаря отсутствию необходимости какой-либо предобработки КЭ-модели и глубинного знания метода конечных элементов.

Инструменты и возможности

Поузловое редактирование гибкого тела (Nodal Flexible Body Editing) – FFlex-гибкое тело включает в себя информацию о конечных элементах, и само по себе является сложной системой, которую сложно создать или редактировать в ручном режиме. Режим редактирования тела (Body Edit Mode) позволяет упростить создание и редактирование FFlex-тел. В режиме редактирования тел возможно решение следующих задач:

1. • Задание и редактирование свойств материала
   • Изменение базовой информации об узлах и элементах КЭ-тела
   • Упрощенное моделирование с помощью команд Set и Component
   • Назначение ID элемента и узла при помощи функции Change ID
   • Задание граничных условий
   • Задание выходных узлов (Output Nodes)
   • Изменять графическое представление тела при помощи функции Display

Контакты деформируемых тел – одна из наиболее приятных особенностей FFlex-тел – это возможность моделировать локальные деформации гибких тел при контактных взаимодействиях. Также можно использовать инструменты Geo Contact (контакт поверхностей). 

• • Контакты между гибкими (деформируемыми) телами
  • Контакты между гибкими и твердыми телами
  • Простые контакты между твердыми телами типа сфера/цилиндр и гибкими FFlex-телами
  • Контакты FFlex-тела с собственными поверхностями
  • Контакты гибкой кривой (2D) и твердыми/гибкими телами
  • Контакты между гибкими и твердыми кривыми 

Специализированные инструменты обработки результатов моделирования – помогают пользователю обработать массив данных, полученный в результате моделирования. 

• • Анимированная цветовая индикация напряжений, деформаций и нагрузок на поверхности моделируемого тела
  • Инструмент Scope может быть использован для анализа состояния интересующего узла тела
  • Сетка с деформированным состоянием тела в произвольный момент времени может быть экспортирована в любой сторонний КЭ-программный пакет.
  • Векторное отображение нагрузок/напряжений
  • Отображение контактных напряжений на поверхности контакта 

Возможность использования КЭ-сеточных моделей из стороннего ПО 

• • ANSYS
  • Siemens NX NASTRAN
  • MSC/NASTRAN

Модули пост-анализа

• • Тепловой анализ состояния и термическая деформация тел – RD/Thermal
  • Усталостные разрушения и износ — RD/Durability
  • Анализ шумов при работе механизмов – RD/Acoustics

Набор инструментов RFlex (Reduced Flex) позволяет включать модели гибких (деформируемых) тел, созданных по методу суперпозиции мод, в общую модель многотельной динамической системы.

Метод RFlex позволяет значительно сократить машинное время расчета при анализе механических систем с учетом деформируемости деталей системы.

RFlex представляет деформированное состояние тела при помощи синтеза (генерации) его мод, в данном методе деформация описывается линеаризованной комбинацией форм собственных частот тела.

RFlex полезен для моделирования гибких тел, в которых деформации относительно малы, и могут быть представлены модами колебаний. В то же время, данные тела в составе механической системы могут осуществлять значительные линейные или вращательные перемещения.

Так как в RFlex пользователь самостоятельно выбирает, какие моды (полосу частот) применить для моделирования деформаций гибкого тела, количество степеней свободы RFlex-тела может быть ограничено, но в то же время, точность моделирования деформированного состояния остается очень высокой.

Собственные частоты (моды) для RFlex-тел могут быть сгенерированы из конечно-элементных моделей FFlex напрямую в RecurDyn, с использованием встроенного решателя RFlexGen. Кроме того, поддерживается импорт моделей на основе принципа суперпозиции мод из стороннего ПО – NX/Nastran, ANSYS, ANSYS/Design Space, Ideas, MSC/Nastran, AltairOptiStruct, Technostar CSV и Autodesk Simulation Mechanical.

С помощью RFlex-тел может выполняться анализ нагруженного состояния тела. Нагрузки, напряжения и перемещения (деформации) отображаются в виде анимированной цветовой индикации на поверхности гибкого тела при работе механической системы. Кроме того, возможно исследование усталостного износа в модуле RecurDyn/Durability (приобретается отдельно).

Преимущества

• • Эффективность и скорость расчетов механических систем с гибкими телами даже для больших моделей
  • Анализ влияния деформируемых тел на работу механической системы, включая вибрационный анализ
  • Более точное определение нагрузок в механических системах

Возможности

• Собственный решатель для анализа собственных частот (мод) – RflexGen
• Возможность импорта модальных расчетов из стороннего ПО

• • ANSYS
  • NX/Nastran
  • MSC/Nastran
• Поддержка ограничений (корректирующих мод)
• Различные условия нагружения
• Анализ частотного отклика системы (FRA, Frequency Response Analysis)
• Применение 2D и 3D-контактных элементов при расчете контактов (Гибкое/гибкое и гибкое/твердое тела)

Конечно-элементная сетка деформированного состояния тела может быть экспортирована в сторонние пакеты

RFlexGen – это решатель среды RecurDyn для генерации RFlex-тел. Он позволяет создавать RFI-файлы, применяемые при моделировании RFlex без использования какого-либо дополнительного стороннего ПО. Решатель называется Dynamis, полностью интегрирован в среду RecurDyn и может генерировать RFI-файлы на основе конечно-элементных моделей FFlex-тел, а также конечно-элементных моделей Nastran (*.bdf, *.dat).

Функции

• Генерация файлов RFI для моделирования RFlex-тел
• Использование для генерации RFI различных источников КЭ-моделей: FFlex, RFlex, BDF/DAT
• Задание интерфейсных узлов различными методами: Select Multi Node, Select NodeSet, Direct
• Автоматический выбор ограничений степеней свободы для вычисления корректирующих мод
• Определение необходимого количества полос собственных частот
• Различные опции для оптимизации размера RFI-файла и скорости вычислений
• Создание файлов данных об ограничениях степеней свободы (.dof) после генерации RFI-файла
• Создание лога генерации RFI-файла (.log)

Преимущества применения

• Быстрое и простое преобразование MBD-модели механических систем динамики твердого тела в MFBD-модель механической системы с учетом деформируемости тел
• Преобразование твердого тела в деформируемое RFlex-тело напрямую в модели, с сохранением связей, действующих сил и ограничений степеней свободы
• Создание больших RFI-сеточных моделей с более чем 1 млн. узлов
• Преобразование модели в RFI файл за несколько кликов благодаря удобному интерфейсу
• Эффективное управление RFI-файлами и их оптимизацией