Nowe metody tworzenia powierzchni środkowych w FEMAP

System Femap dysponuje bardzo dobrymi narzędziami do automatycznego tworzenia powierzchni środkowych z obiektów bryłowych. Wraz z wersją 11 pojawił się nowy mechanizm zamiany brył na powierzchnie. Potrafi on automatycznie podociągać, połączyć oraz wyczyścić wygenerowane powierzchnie w celu uzyskania jednolitego obiektu powłokowego. Niniejszy artykuł prezentuje metodę tworzenia powierzchni środkowych z wykorzystaniem nowych narzędzi dostępnych w Femap 11.2

Poniżej znajduje się przykład automatycznej zamiany części bryłowej na powierzchnię z zastosowaniem nowej metody.

Rys. 1. Geometria 3D na podstawie której zostanie stworzona powierzchnia środkowa

Model geometrii, na podstawie której wygenerowana zostanie powierzchnia środkowa zawiera różne grubości ścian. Nowy mechanizm generowania powierzchni środkowych w wersji 11.2 został zmieniony i wygenerowany obiekt powłokowy zawiera podociągane i połączone ze sobą powierzchnie.

Rys. 2. Utworzona na podstawie modelu 3D powierzchnia środkowa

Powyżej widać gotową geometrię powłokową do nakładania siatki. Użytkownik ma możliwość włączenia automatycznego tworzenia obiektu Manifold, co powoduje że otrzymujemy scalony obiekt powierzchniowy bez wolnych krawędzi w miejscach styku powierzchni.

W niniejszym artykule, oprócz nowego mechanizmu tworzenia powierzchni środkowej, chciałbym również przedstawić narzędzia służące do uzyskania elementów skończonych reprezentujących model bryłowy. Polecenia te przydają się w momencie, gdy dysponujemy skomplikowaną geometrią o różnych grubościach, a nawet o zmiennym przekroju.

Rys. 3. Geometria 3D zawierąjaca ściany o zmiennej grubości

Rys. 4. Geometria 3D zawierąjaca ściany o zmiennej grubości w innym ujęciu

Na rysunkach 3 i 4 widzimy model z dużą liczbą ścian o różnych przekrojach i grubościach. W celu uzyskania modelu powłokowego wykorzystujemy opcje automatycznej zamiany bryły na powierzchnie.

Rys. 5. Opcje automatycznego generowania powierzchni środkowych

W opcjach automatycznego tworzenia powierzchni środkowej dodatkowo zaznaczam opcję „Combine Midsurfaces” – pozwala ona na uzyskanie scalonego obiektu powierzchniowego zamiast zbioru pojedynczych ścian niezłączonych ze sobą.

Rys. 6. Powierzchnie środkowe wygenerowane automatycznie

Powyższa ilustracja przedstawia geometrię modelu powłokowego. Bez trudu udało się uzyskać efekt końcowy, nie widać natomiast miejsc, w których dana płyta miała zmianę grubości. Informacja taka nie jest wymagana do utworzenia prawidłowej siatki do obliczeń z uwzględnieniem grubości modelu ścian.

Rys. 7. Siatka elementów skończonych nałożona na powierzchnie środkowe

Model z siatką o tej samej właściwości fizycznej czyli grubości 2 mm.

Rys. 8. Wizualizacja grubości nałożonej siatki 2D

Wyświetlając wizualizację grubości elementów płytowych widać, że na tym etapie zastosowano jednakową grubość dla całego modelu.

System Femap umożliwia automatyczne przypisanie atrybutów grubości dla poszczególnych powierzchni ale wymaga to odpowiedniego podziału geometrii. Na omawianym przykładzie operacja taka może być czasochłonna, ponieważ niektóre płyty składają się z 3 różnych grubości. W nowej wersji Femap dostępne jest narzędzie, które automatycznie dostosuje grubość każdego elementu skończonego do grubości modelu. Polecenie jest dostępne w menu Modify > Update element > Update Midsurface Mesh.

Rys. 9. Opcje dopasowania grubości siatki do modelu

W oknie dostosowania grubości użytkownik może wybrać powierzchnie środkowe lub elementy skończone, które mają być dopasowane do geometrii bryły. Po akceptacji parametrów i wyborze elementów, które mają być zaktualizowane w modelu, widać zmienną grubość elementów płytowych.

Rys. 10. Wizualizacja grubości siatki po dopasowaniu jej do modelu 3D

Rys. 11. Wizualizacja grubości siatki po dopasowaniu jej do modelu 3D w drugim ujeciu