Приложение Б (рекомендуемое). Рекомендации по проведению численного моделирования

Приложение Б
(рекомендуемое)

Рекомендации
по проведению численного моделирования

Б.1 Численное моделирование напряженно-деформированного состояния, долговечности опор и ударных высокоскоростных воздействий к элементам их конструкции, а также процедуры верификации и валидации моделей наезда транспортного средства на опору следует осуществлять по ГОСТ Р 57700.16.

Б.2 При решении методом конечных элементов общий алгоритм подготовки и решения расчетных моделей (нагружения: ветрового, снегового; расчета долговечности при циклических и нециклических нагрузках; моделирования ударного воздействия при наезде) и модельных сцен для анализа поведения опор должен включать следующие этапы:

а) этап 1 - сбор и подготовка исходных данных для расчетных исследований. Исходные данные должны включать: свойства материалов и элементов конструкции, результаты валидации их свойств; конструкторскую электронную геометрическую модель объектов исследования (транспортного средства и испытуемой опоры) по ГОСТ 2.052 и ГОСТ Р 57700.22; техническое описание (координаты положения центра тяжести, значение снаряженной и полной массы ТС, количество мест для сидений); массовые характеристики узлов и агрегатов;

б) этап 2 - подготовка электронной геометрической модели, включая: генерацию (создание) конечно-элементных моделей, с проверкой качества и корректировку конечно-элементной сетки, задание свойств и настроек конечно-элементным моделям сборочных единиц, создание необходимых соединений и связей между компонентами сборки, сборка общей конечно-элементной модели транспортного средства и испытуемой опоры, создание соединений и определение связей между моделями сборочных единиц, добавление моделей и расположение контактных поверхностей;

в) этап 3 - задание начальных, граничных и контактных условий, а также определение числа циклов нагружения при анализе долговечности, задание параметров вывода информации и подготовка исходного файла модели к запуску решения;

г) этап 4 - выполнение моделирования (циклов моделирования);

д) этап 5 - интерпретация и анализ полученных результатов расчета.

Б.3 На стадии подготовки электронных геометрических моделей объектов исследования по ГОСТ 2.052 рекомендуется выполнять следующие операции:

- удаление из модели избыточных геометрических объектов, не оказывающих влияния на исследуемые процессы;

- выделение конструкций и деталей, имеющих плоскости симметрии и их разделение ("резка") по этим плоскостям с удалением избыточной информации для дальнейшей работы с уменьшенным объемом данных;

- преобразование конструкций, изготавливаемых из тонколистового материала, представленных объемной твердотельной геометрией, в поверхности (выделение срединных поверхностей);

- упрощение геометрии (удаление геометрических элементов с относительно малыми геометрическими размерами, например, отверстия, скругления, фаски, технологические элементы и т.д.);

- разделение ("разрезка") геометрически сложных деталей и конструкций на более простые с целью обеспечения контроля создания расчетной сетки;

- проверка и обеспечение соединений составных частей единого элемента конструкции между собой;

- исключение взаимных пересечений конструкций и деталей модели;

- создание упрощенных геометрических моделей крепежных элементов (болты и т.п.);

- задание мест расположения точечной и шовной сварки (если не присутствуют в исходной электронной геометрической модели по ГОСТ 2.052).

Б.4 При создании сетки рекомендуется использование четырехузловых оболочечных (плоских) и восьмиузловых объемных элементов невырожденной формы. Применение элементов вырожденной формы в сочетании с сокращенными схемами интегрирования при расчете допускается только при обосновании необходимости снижения точности результатов.

Б.5 Генерацию сетки необходимо осуществлять с жесткими требованиями к минимальным размерам элементов. При явной схеме интегрирования время шага расчета описывается условием Куранта - Фридрикса - Леви, согласно которому шаг расчета по времени t должен быть меньше времени прохождения волны деформации через элемент:

,

(Б.1)

где I _с - характерный размер элемента;

с - скорость звука в среде (материале).

Б.6 Проверку качества конечно-элементной сетки выполняют по критерию размера элемента и по комплексу таких критериев, как аспектное соотношение сторон элемента, якобиан, конусность, скошенность, коробления, наличие или соотношение элементов вырожденной формы к общему числу элементов.