Loc

al M

esh

Siz

e

Loc

al M

esh

Sag

Ele

men

t typ

e

Ada

ptiv

ity

Box

Sli

der

Con

ecct

ions

Con

tact

Con

ecct

ions

Fas

tene

d C

onec

ctio

ns

Rig

id C

onec

ctio

ns

Sm

ooth

Con

ecct

ions

Pre

ssur

e F

itti

ng C

onec

ctio

ns

Bol

t Tig

hten

ing

Con

ecct

ions

Vir

tual

Rig

id B

olt T

ight

enin

g C

onec

ctio

ns

Vir

tual

Spr

ing

Bol

t Tig

hten

ing

Con

ecct

ions

Spo

t Wel

ding

Con

ecct

ions

Rig

id V

irtu

al P

arts

Sm

ooth

Vir

tual

Par

ts

Con

tact

Vir

tual

Par

ts

Spr

ing

Vir

tual

Par

ts

Sm

ooth

Spr

ing

Vir

tual

Par

ts

Comanda Local Mesh Size, cu simbolul , este specificaţia privitoare la dimensiunea elementului finit adoptat a cărei valoare poate fi modificată, pentru diversele entităţi (muchii, feţe, volume) selectate în câmpul Supports (fig...a), în caseta Value. Pentru aprecierea erorii de discretizare, ca distanţa maximă dintre frontiera modelului solid şi frontiera modelului cu elemente finite, se utilizează comanda Local Mesh Sag ( ) cu fereastra de dialog asociată prezentată în fig. ...b. Prin activarea icon-ului(simbolului grafic)

Element Type ( ) din fereastra cu acelaşi nume (fig. c) se poate alege tipul aproximării geometrice (liniară- element finit cu muchii linii drepte - sau parabolică – element finit cu muchii linii curbe) asociată elementului finit. Toate caracteristicile evidenţiate prin cele trei comenzi se pot modifica şi prin fereastra de dialog Tetrahedron... din fig. d,e care se activează prin intermediul simbolului (Local Mesh Size) poziţionat pe modelul solid. Prin intermediul ferestrei de dialog din fig. f, activată prin intermediul simbolului grafic Adaptivity Box ( ) se permite rediscretzarea modelului cu elemente finite în vederea obţinerii unei precizii predictive (Objective error (%)) a rezultatelor într-o zonă şi direcţie indicată cu ajutorul simbolului grafic care se poziţionează şi orientează pe modelul cu elemente finite în locul şi, respectiv, pe direcţia dorită cu ajutorul mouse-ului după ce se activează butonul Select extremum.

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

a b c

f

Modelarea cu elemente finite a legăturilor mecanice directe (contacte)

Slider Connection– de legătura mobilă între două suprafeţe care anulează deplasarea relativă după normala

comună şi permite deplasarea relativă în direcţie tangenţială– ia în considerare deformabilitatea elastică de contact– se asociază constrângerii geometrice, Surface Contact, prin intermediul casetei Supports

(fig. )

Contact Connection– Element finit de legătură mobilă între două suprafeţe care permite deplasarări relative

oarecare mai puţin în domenuil unui joc normal admis evidenţiat şi definit de butonul şi, respectiv, caseta Clearance (valoarea pozitivă a jocului conduce la interstiţii intre suprefeţe; valoarea negativă nu permite interpenetrarea, valoarea implicită a jocului conduce la păstrarea distanţiei dintre suprafeţe

– ia în considerare deformabilitatea elastică de contact– se asociază constrângerii geometrice, Surface Contact, prin intermediul casetei Supports

(fig. )

Fastened Connection– Element finit de legătură fixă între două corpuri după o frontieră comună – ia în considerare deformabilitatea elastică de contact – se asociază constrângerii geometrice, Surface Contact, prin intermediul casetei Supports

(fig. )

Rigid Connection– Element finit de legătură fixă între două corpuri după o frontiră comună care introduce o

interfaţă rigidă între suprafeţele în contact– nu ia in considerare deformabilitatea elastică de contact, corpurile fiind rigidizate la

nivelul frontierei comune– se asociază constrângeriilor de asamblare Coincidence, Offset şi Angle, prin intermediul

casetei Supports (fig. )

2

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

Smooth Connection– Element finit de legătură fixă între două corpuri după o frontiră comună cu o interfaţă cu

elasticitate mărită între suprafeţele în contact– ia in considerare deformabilitatea elastică de contact, corpurile fiind legate de o interfaţă

cu elasticitate mărită– se asociază constrângerilor de asamblare Coincidence, Offset şi Angle, prin intermediul

casetei Supports (fig. )

Modelarea cu elemente finite a legăturilor mecanice deformabile elastic şi prin elemente de asamblare

( )

Pressure Fitting Conecctions– Element finit de legătură fixă care simulează asamblările cu strângere elastică (presate) şi

se aseamănă cu elementul finit de legătură Contact Connection cu joc negativ (Overlap pozitiv, fig. ) cu deosebirea că în direcţie tangenţială cele două părţi sunt legate împreună

– ia in considerare deformabilitatea elastică de contact– se asociază constrângerilor de asamblare Contact şi Coincidence, prin intermediul casetei

Supports (fig. )– se introduce străngerea impusă în caseta Overlap (valoarea pozitivă implică

interpenetrarea suprafeţelor în contact, valoarea negativă implică existenţa jocului şi valoarea implicită indică luarea în considerare a distanţei existente între suprafeţele în contact

Bolt Tightening Conections– Element finit de legătură fixă de tip asamblare cu şuruburi (fig. )– ia în considerare deformabilitatea elastică a suprafeţelor legate– se asociază unei constrângeri de asamblare Coincidence, prin intermediul casetei

Supports (fig. )– valoarea forţei de strângere se întroduce în caseta Tightening Force (fig. )– sensul asamblării cu şurub se adoptă din caseta Orientation (se adoptă varianta Same când

direcţia de reprezentare a elementului finit corespunde cu cea a asamblării şi se alege Opposite când este invers

3

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

Virtual Rigid Bolt Tightening Conecctions– Element finit de legătură fixă de tip asamblare cu şuruburi (fig. ) cu tija rigidă (fig. )– ia în considerare deformabilitatea elastică a suprafeţelor legate numi în plan perpendicular

pe direcţia axelor suprafeţelor coincidente– se asociază unei constrângeri de asamblare Coincidence, prin intermediul casetei

Supports (fig. )– valoarea forţei de strângere se întroduce în caseta Tightening Force (fig. )– sensul asamblării cu şurub se adoptă din caseta Orientation (se adoptă varianta Same când

direcţia de reprezentare a elementului finit corespunde cu cea a asamblării şi se alege Opposite când este invers

– se utilizează pentru modelarea, de obicei, a asamblărilor solicitate transversal

Virtual Spring Bolt Tightening Conecctions– Element finit de legătură fixă de tip asamblare cu şuruburi (fig. ) cu tija elastică cu

rigiditate impusă (fig. )– ia în considerare deformabilitatea elastică a suprafeţelor legate numi în plan perpendicular

pe direcţia axelor suprafeţelor coincidente– se asociază unei constrângeri de asamblare Coincidence, prin intermediul casetei

Supports (fig. )– valoarea forţei de strângere se întroduce în caseta Tightening Force (fig. )– valorile rigidităţilor de translaţie şi ale celor de rotaţie se introduc prin intermediul

casetelor Translation Stiffness 1,2,3 şi, respectiv, Rotation stiffness 1,2,3 (fig. )

Spot Welding Conecctions– Element finit de legătură fixă de tip asamblare sudată (fig. ) prin puncte – se asociază unei constrângeri de asamblare de tip Welding Analysis Connections

4

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

Smooth Virtual Parts– element finit virtual care leagă un punct specificat (master) de o entitate (muchie,

suprafaţă, volum) specificată (slave) comportându-se ca un rigid fără masă care transmite acţiunile de tip masă, constrângeri geometrice sau încărcări, aplicate în master.

– ia în considerare deformabilitatea corpului la care este ataşat (nu rigidizează local corpul de care este ataşat)

– punctul de tip master se introduce în caseta Handler– entitatea slave se selectează prin activarea casetei de dialog Supports

Contact Virtual Parts– element finit virtual care leagă un punct specificat (master) de o entitate (muchie,

suprafaţă, volum) specificată (slave) comportându-se ca un rigid fără masă care transmite acţiunile de tip masă, constrângeri geometrice sau încărcări, aplicate în master, şi prin intermediul unor elemente finite de contact asociate entităţii slave

– ia în considerare deformabilitatea de contact dintre barele rigide de legătură şi corpul la care este ataşat

– punctul de tip master se introduce în caseta Handler– entitatea slave se selectează prin activarea casetei de dialog Supports– valoarea jocului din contacte se introduce cu ajutorul casetei Clearance

Rigid Virtual Parts– element finit virtual care leagă un punct specificat (master) de o entitate (muchie,

suprafaţă, volum) specificată (slave) comportându-se ca un rigid fără masă fără masă care transmite acţiunile de tip masă, constrângeri geometrice sau încărcări, aplicate în master.

– nu ia în considerare deformabilitatea corpului la care este ataşat (rigidizează local corpul de care este ataşat)

– punctul de tip master se introduce în caseta Handler– entitatea slave se selectează prin activarea casetei de dialog Supports

Rigid Spring Virtual Parts– element finit virtual care leagă un punct specificat (master) de o entitate (muchie,

suprafaţă, volum) specificată (slave) comportându-se ca un element elastic care transmite acţiunile de tip masă, constrângeri geometrice sau încărcări, aplicate în master.

– nu ia în considerare deformabilitatea corpului la care este ataşat (rigidizează local corpul de care este ataşat)

– punctul de tip master se introduce în caseta Handler– entitatea slave se selectează prin activarea casetei de dialog Supports– valorile rigidităţilor elementului elastic de legătură se introduc în casetele Translational

stiffness 1,2,3 şi Rotational stffness 1,2,3 (fig. )

Smooth Spring Virtual Parts– element finit virtual care leagă un punct specificat (master) de o entitate (muchie,

suprafaţă, volum) specificată (slave) comportându-se ca un element elastic care transmite acţiunile de tip masă, constrângeri geometrice sau încărcări, aplicate în master.

– ia în considerare deformabilitatea corpului la care este ataşat (nu rigidizează local corpul de care este ataşat)

– punctul de tip master se introduce în caseta Handler– entitatea slave se selectează prin activarea casetei de dialog Supports– valorile rigidităţilor elementului elastic de legătură se introduc în casetele Translation

stiffness 1,2,3 şi Rotation stffness 1,2,3 (fig. )

5

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

Constrîngeri de deplasare

Cla

mp

Sur

face

S

lide

rS

lide

r

Sli

der

Piv

ot

Bal

l Joi

n

Piv

ot

Adv

ance

d R

estr

aint

Isos

tati

c R

estr

aint

Clamp– constrângere care anulează (blochează) toate deplasările de translaţie asociate punctelor

unei entităţi selectate– se asociază entităţilor de tip punct, linie şi suprafaţă

6

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

Surface Slider– constrângere care obligă toate punctele unei suprafeţe să se deplaseze pe o suprafaţă

rigidă identică cu cea selectată – se asociază entităţilor suprafaţă

Slider– constrângere care simulează o cuplă de translaţie (permite deplasarea după o direcţie) a

cărei axe este definită de nodul master (handle) al unui element finit virtual şi de o direcţie raportată la un sistem de coordonate dat

– se asociază entităţilor de tip element finit virtual (virtual part) prin intermediul casetei Supports

– direcţia axei cuplei de translaţie se defineşte prin introducerea de valori în casetele Released Direction asociate axelor sistemului de coordonate X,Y, Z selectat în caseta Type

Slider Pivot– constrângere care simulează o cuplă de roto-translaţie (permite deplasarea şi rotirea după

o direcţie) a cărei axă este definită de nodul master (handle) al unui element finit virtual şi de o direcţie raportată la un sistem de coordonate dat

– se asociază entităţilor de tip element finit virtual (virtual part) prin intermediul casetei Supports

– direcţia axei cuplei de translaţie se defineşte prin introducerea de valori în casetele Released Direction asociate axelor sistemului de coordonate X,Y, Z selectat în caseta Type

Ball Join– constrângere care simulează o cuplă sferică (permite rotirile în raport cu un punct) al cărei

centru este definit de nodul master (handle) al unui element finit virtual – se asociază entităţilor de tip element finit virtual (virtual part) prin intermediul casetei

Supports

Pivot– constrângere care simulează o cuplă de rotaţie de tip pivot dublu sens (permite rotirea

după o direcţie) a cărei axă este definită de nodul master (handle) al unui element finit virtual şi de o direcţie raportată la un sistem de coordonate dat

– se asociază entităţilor de tip element finit virtual (virtual part) prin intermediul casetei Supports

– direcţia axei cuplei de translaţie se defineşte prin introducerea de valori în casetele Released Direction asociate axelor sistemului de coordonate X,Y, Z selectat în caseta Type

Advanced Restraint– constrângere care anulează (blochează) toate deplasările de translaţie indicate în fereastra

din fig. , pentru entităţi de solid (punct, muchie, suprafaţă, volum) şi toate deplasările de translaţie şi rotaţie indicate în aceaşi fereastră pentru entităţi (noduri, elemente finite) asociate elemntelor finite nestructurale (virtuale)

7

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

– se asociază entităţilor de tip solid (punct, linie şi suprafaţă), numai ca şi constrângeri de translaţie, sau entităţilor virtuale (noduri, elemente finite ) ca şi constrângeri de translaţie şi/sau de rotaţie

Isostatic Restraint– constrângere care generează starea static definită (anulează mişcarea de corp solid) prin

anularea automat a 6 translaţii în trei puncte după regula 3-2-1 (fig. ) – se asociază modelului cu elemente finite de analizat.

8

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

Pre

ssur

e

Enf

orce

d D

ispl

acem

ent

Dis

trib

uted

For

ce

Mom

ent

Bea

ring

Loa

d

Acc

eler

atio

n

Rot

atio

n

Lin

e F

orce

Den

sity

Sur

face

For

ce D

ensi

ty

Bod

y F

orce

Den

sity

Pressure– încărcare cu forţă distribuită uniform sau neuniform a unei suprafaţe (direcţiile forţelor

distribuite sunt întotdeauna după normalele la suprafaţă)– se asociază entităţilor de tip suprafaţă selectate în caseta Supports (fig. )– valoarea forţei distribuite uniform se introduce în caseta Presssure (fig. )– forţele distribuite neuniform se pot introduce tabelar din fişiere axiliare de tip txt sau xls

prin activarea butonului Data Maping

Distributed Force– încărcare cu forţă rezultantă a unei entităţi geometrice (punct, linie, suprafaţă, volum) sau

a unuei entităţi virtuale (nod, element finit)– se asociază entităţilor de tip punct, linie, suprafaţă selectate în caseta Supports (fig. )– valorile componentelor forţei rezultante se introduc în casetele Force Vector X,Y,Z (fig. )

Moment– încărcare cu moment rezultant a unei entităţi geometrice (punct, suprafaţă, volum) sau a

unuei entităţi virtuale (nod, element finit)– se asociază entităţilor de tip punct, linie, suprafaţă selectate în caseta Supports (fig. )– valorile componentelor momentului rezultant se introduc în casetele Moment Vector

X,Y,Z (fig. )

Bearing Load– încărcare cu forţa rezultantă de apăsare a unui rulment asupra unei suprafeţe cilindrice de

rezemare – se asociază entităţilor de suprafaţă cilindrică în caseta Supports (fig. )– valorile componentelor forţei rezultante se introduc în casetele Force Vector X,Y,Z (fig. )– valoare unghiului zonei de distribuţie a forţei distribuit echivalate se introduce în caseta

Angle– direcţia de acţiune a forţelor distribuite se selectează în caseta Orientation şi poate fi

radială (Radial) sau paralelă (Parallel) cu rezultanta

9

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

– tipul variaţiei forţei distribuită echivalentă cu forţa rezultantă poate fi sinusoidală (Sinusoidal), Parabolică (Parabolic) sau după alte lege impusă (Law)

Acceleration– încărcare cu forţe masice proprii consecinţă a existenţei unor câmpuri inerţiale de

translaţie– se asociază entităţilor de tip volum (corp, part) selectate în caseta Supports (fig. )– valorile componentelor vectorului acceleraţiei rezultante se introduc în casetele

Acceleration Vector X,Y,Z (fig. )

Rotation– încărcare cu forţe masice proprii consecinţă a existenţei unor câmpuri inerţiale de rotaţie– se asociază entităţilor de tip volum (corp, part) selectate în caseta Supports (fig. ) care se

rotesc în jurul unei axe (linie, suprafaţă cilindrică) selectată în caseta Rotation Axis– valoarea turaţiei se introduc în caseta Ang. Velocity– valoarea acceleraţiei unghiulare se introduce în caseta Ang. Acceler.

Line Force Density– încărcare cu forţă distribuită uniform sau neuniform a entităţi geometrice de tip linie– se asociază entităţilor de tip linie selectate în caseta Supports (fig. )– valorile componentelor vectorului forţei distribuite uniform se introduc în casetele Force

Vector X,Y,Z (fig. )– valorile componentelor vectorului forţei distribuite neuniform se pot introduce tabelar din

fişiere axiliare de tip txt sau xls prin activarea butonului Data Maping

Surface Force Density– încărcare cu forţă distribuită uniform sau neuniform a entităţi geometrice de tip suprafaţă– se asociază entităţilor de tip suprafaţă selectate în caseta Supports (fig. )– valorile componentelor vectorului forţei distribuite uniform se introduc în casetele Force

Vector X,Y,Z (fig. )– valorile componentelor vectorului forţei distribuite neuniform se pot introduce tabelar din

fişiere axiliare de tip txt sau xls prin activarea butonului Data Maping

Body Force Density– încărcare cu forţă distribuită uniform sau neuniform a entităţi geometrice de tip volum– se asociază entităţilor de tip volum selectate în caseta Supports (fig. )– valorile componentelor vectorului forţei distribuite uniform se introduc în casetele Force

Vector X,Y,Z (fig. )– valorile componentelor vectorului forţei distribuite neuniform se pot introduce tabelar din

fişiere axiliare de tip txt sau xls prin activarea butonului Data Maping

Enforced Displacement– încărcare cu deplasări cu valori impuse – se asociază entităţilor de constrângere selectate în caseta restraint (fig. )– valorile deplasărilor impuse introduc în casetele Translation 1,2,3 şi Rotation 1,2,3

10

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA 11

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

Dis

trib

utio

n M

ass

Lin

e M

ass

Den

sity

Sur

face

Mas

s D

ensi

ty

Distribution Mass– introduce o masă concentrată intr-un punct (nod handle) sau o masă distribuită în centrul

de masă al unei entităţi geometrice – se asociază entităţilor geometrice (linie, suprafaţă, volum) şi virtuale selectate în caseta

Supports (fig. )– valoarea masei se introduce în caseta Mass

– introduce o densitatea liniară specifică de masă – se asociază entităţilor geometrice de tip linie, – valoarea masei se introduce în caseta Mass Density

– introduce o densitate de suprafaţă specifică de masă – se asociază entităţilor geometrice de tip suprafaţă, – valoarea masei se introduce în caseta Mass Density

Compute se asociază cazul soluţiilor de analizat (Analysis Case Solutions) care este un tip particular al obiectelor setate

12

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

Primul caz Static Solution Computation (calcularea soluţiei statice) conduce determinarea câmpurilor de deplasări, de tensiuni, a reacţiunilor .... Programul poate calcula simultan mai multe seturi de soluţii All – toate obiectele definite în arborele de specificaţii vor fi calculate

Mesh Only – se va realiza numai modelul cu elemente finite (discretizarea)Analysis Case Solution Selection – se va calcula numai cazul de analiză cu setul de soluţii selectatSolution by Restraint –Preview – activează fereastra cu estimarea resurselor de calcul şi de memorie ale sistemului (Computation Resources Estimation). Acţionarea butonului Yes este urmată de o fereastră care informează operatorul despre etapele de calcul realizate (Meshing, Factoriyation, Solution...)

Se pot calcula mai multe seturi de soluţii simultan (în paralel) definite cu Analysis Case Solution Selection

După calculul cu succes se schimbă starea obiectelor din arborele de specificaţii precum şi se activează comenzile de postprocesare a rezultatelor (prin imagini sau raport text şi grafic)

Metodele de calcul precum şi parametrii asociaţi se selectează din fereastra de dialog din fig. (Static Solution Parameters) activată cu mouse-ul (double-click) pe specificaţia Static Case Solution.1 (fig. )

13

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

Setarea (Frequency Solution Computation) constă în determinarea de seturi de frecvenţe proprii asociate unor moduuri proprii de vibraţii cu formele associateMetodele de calcul precum şi parametrii asociaţi se selectează din fereastra de dialog din fig. (Frequency Solution Parameters) activată cu mouse-ul (double-click) pe specificaţia Frequency Case Solution.1 (fig. )

(Buckling Solution Computation) conduce la determinarea unui set factori de încărcare critici asociaţi vectorilor formelor de flambaj proprii

Metodele de calcul precum şi parametrii asociaţi se selectează din fereastra de dialog din fig. (Buckling Solution Parameters) activată cu mouse-ul (double-click) pe specificaţia Buckling Case Solution.1 (fig. )

14

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

Managementul Adaptivity

Postprocesarea

Def

orm

atio

n

Str

ess

von

Mis

es

Dis

plac

emen

t

Pri

ncip

al S

tres

s

Pre

cisi

on

15

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

(Visualizing Deformation) conduce la vizualiarea modelului cu elemente finite în stare nedeformată precum şi în stare deformată. Setarea condiţiilor de vizualizare se face prin intermediul ferestrei de dialog Image Fem Editor (fig. a,b) în care prin activarea butonului Desplay on deformed mesh se setează vizualizarea stării deformate, prin activarea subcomenzii Mesh se poate modifica cu bara Shrink Coefficient vizualizarea structurii de elemente finite cu diverse nivele de continuitate, prin activarea subcomenzii Selections se pot selecta elementele finite vizualizabile.

(Vizualizing von Mises Stresses) conduce la vizualizarea câmpurilor de tensiuni echivalente von Mises.

16

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

(Vizualizing Displacements)

17

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

(Vizualizing principal Stresses) conduce la vizualizarea tensiunilor principale.....

(Vizualizing Precisions) conduce la vizualizarea câmpurilor erorilor de calcul privind energia de deformaţie

18

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

Ani

umat

e

Cut

Pla

ne A

naly

sis

Def

orm

atio

n sc

ale

Fac

tor

Sea

rch

Imag

e E

xtre

ma

Info

rmat

ions

Imag

e L

ayou

t

(Cut Plane Analysis)

19

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

(Deformation scale Factor)

(Search Image Extrema)

(Informations)

20

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

(Image Layout)

21

Metoda elementelor finite în inginerie. Aplicaţii în mediul CATIA

Analiza rezultatelor

His

tory

of

Com

puta

tion

s

Lis

ting

Bas

ic A

naly

sis

Rep

ort

Adv

ance

d re

port

ing

(Basic Analysis Report)

(Advanced reporting)

22

Generalităţi despre utilizarea modululuiu MEF în CATIA

(History of Computations)

(Listing)

23