Предотвращение движения твердого тела

Модели, зафиксированные не в достаточной степени, могут свободно перемещаться или вращаться. В целом, каждый компонент имеет 3 продольных и 3 вращательных моды (режима) твердого тела. Для сборки должны быть предотвращены 6 мод твердого тела для каждого компонента.

Следующие коэффициенты должны быть учтены при определении мод твердого тела:

• ограничения на перемещение

• параметры исследования (флажки в окнах Мягкая пружина и Инерционная разгрузка)

• условия контакта

• соединители

Параметр мягкой пружины может использоваться в качестве предварительного инструмента исследования устойчивости. НЕ рекомендуется использовать его в конечном исследовании. Установку флажка в окне Инерционная разгрузка можно использовать в некоторых случаях, когда внешние нагрузки являются уравновешенными.

Соответствующие ограничения для твердотельных моделей

Деформация твердотельной модели полностью определяется 3 перемещениями в каждом узле. Вращения твердотельной модели предварительно определены перемещениями узлов. Если применяется фиксирующее ограничение к твердому телу, то 3 степени свободы (перемещения) каждого узла принадлежат кромке, вершине или гране.

Пример

Рассмотрим твердотельную модель куба:

• Если вы зафиксируете одну вершину, модель не будет устойчивой, поскольку сможет вращаться вокруг зафиксированной вершины.

• Если вы зафиксируете две вершины, модель не будет устойчивой, поскольку сможет вращаться вокруг линии, соединяющей две вершины.

• Если вы зафиксируете кромку, обычно прямую, модель не будет устойчивой, поскольку сможет вращаться вокруг зафиксированной кромки.

• Если вы ограничите две ортогональные грани в перпендикулярном направлении, модель не будет устойчивой, поскольку сможет скользить в третьем направлении.

• Если вы зафиксируете три вершины, модель будет устойчивой.

Фиксирование любого количества вершин вдоль прямой линии не достаточно для стабилизации твердотельной модели.

• Если вы зафиксируете грань, модель будет устойчивой.

• Если вы зафиксируете кромку и вершину, которая не является частью кромки, модель будет устойчивой.

• Если вы ограничите три ортогональные грани по направлению их нормалей, модель будет устойчивой.

В другом примере рассмотрим полый цилиндр:

• Если вы ограничите цилиндрическую грань в радиальном направлении, модель не будет устойчивой, поскольку сможет вращаться и скользить.

• Если вы ограничите цилиндрическую грань в касательном направлении, модель не будет устойчивой, поскольку сможет скользить в осевом направлении.

• Если вы ограничите цилиндрическую грань в касательном направлении и вершину в осевом направлении, модель будет устойчивой.

• Если вы зафиксируете любую грань, модель будет устойчивой.

Достаточные ограничения для оболочек

Деформация модели оболочки полностью определяется 3 перемещениями и 3 вращениями в каждом узле. Условия ограничений Неподвижное и Фиксированное отличаются для оболочек. Неподвижное устанавливает перемещения на нуль, но не ограничивает вращение. Фиксированное устанавливает все перемещения и вращения на нуль.

Пример

Рассмотрим пластину, разбитую на сетку элементов оболочки:

• Если вы делаете неподвижной вершину, модель не будет устойчивой, поскольку она сможет вращаться вокруг этой вершины.

• Если вы делаете неподвижной кромку, модель не будет устойчивой, поскольку сможет вращаться вокруг этой кромки.

• Если вы зафиксируете кромку или более, чем одну вершину, модель будет устойчивой.

НЕ рекомендуется запускать модели оболочек с одной закрепленной вершиной. Хотя фиксирование вершины теоретически стабилизирует модель оболочки, численное моделирование может привести к неправильным результатам.