MSC.Marc/Mentat. Przykłady obliczeń

MSC.Marc/Mentat. Przykłady obliczeń

System MSC.Marc/Mentat jest programem służącym do analizy szerokiej gamy układów mechanicznych i konstrukcyjnych. Umożliwia analizę z zakresu elektromagnetyzmu, przepływu płynów, ale także obliczenia statyczne i dynamiczne obszernego zakresu konstrukcji prętowych, powierzchniowych i bryłowych. System MSC.Marc/Mentat składa się z dwu składników. Sam program Marc stanowi jądro systemu, które posługując się metodą elementów skończonych, wykonuje obliczenia numeryczne na podstawie danych, które mogą być dostarczone w różny sposób. Podstawowym sposobem ich wprowadzania jest interfejs graficzny systemu, który stanowi program Mentat (można też importować dane z innych programów lub wpisywać dane bez-pośrednio jako zbiory tekstowe). Dane uzyskiwane z programu Mentat są zapisywane w postaci plików binarnych *.mud (lub tekstowych *.mfd). W momencie, gdy użytkownik podejmie decyzję o wykonaniu obliczeń, są one tłumaczone do układu danych programu Marc (i zapisywane w postaci pliku *.dat). W trakcie wykonywania konwersji danych tworzony jest też cały szereg plików pomocniczych pozwalających ocenić ich poprawność. Najważniejszy z nich to plik *.out zawierający ślad danych dostarczonych do obliczeń. Wyniki obliczeń są dostępne w postaci pliku binarnego *.t16 lub tekstowego *.t19. Pliki te mogą być interpretowane przez interfejs graficzny programu Mentat, co pozwala na analizę wyników na ekranie komputera. Celem niniejszej pracy jest zapoznanie czytelnika z wybranymi zaawansowanymi funkcja-mi programu MSC.Marc/Mentat w wersji 2016 na przykładach analizy statycznej. Niniejszy podręcznik stanowi rozszerzenie omawianych w książce [1] podstawowych obliczeń dla układów powierzchniowych w systemie MSC.Marc. Autorzy zakładają, że czytelnik zna zasady stosowania metody elementów skończonych, która jest narzędziem rozwiązywania przedstawionych problemów. Należy jednak zwrócić uwagę, że system Marc/Mentat jako główny sposób rozwiązania zadania przyjmuje analizę nieliniową. Wyniki liniowe uzyskuje się dopiero po wybraniu odpowiednich opcji programu. Konieczna jest też dobra znajomość języka angielskiego, gdyż wszystkie polecenia programu są zapisane w tym języku. Należy choćby zwrócić uwagę na kwestię stosowanych jednostek. Do wersji 2014 programu użytkownik całkowicie samodzielnie decydował o przyjętych jednostkach. Począwszy od wersji 2016, wprowadzono możliwość definiowania jednostek długości. Przy czym istnieje też możliwość określenia jednostki domyślnej przez użytkownika. Zalecane jest czytanie opisanych tu przykładów i jednoczesne wykonywanie ich w programie. Autorzy starali się rozwiązanie każdego problemu opisać tak, aby powtórzenie krok po kroku czynności opisanych w pracy doprowadziło do wygenerowania modelu i uzyskania wyników analizy w programie.

Spis treści
1. Przedmowa / 5      
1.1. Powiązanie programu z kompilatorem Fortran / 6
1.2. Definiowanie domyślnej jednostki długości programu / 9
1.3. Ustalenie domyślnej czcionki graficznej programu / 10
2. Zagadnienia wstępne / 11  
2.1. Podstawowe wiadomości / 11

3. PRZYKŁAD 1 – ANALIZA WSPORNIKA PODSZYBOWEGO / 22
3.1. Opis przykładu / 22  
Krok 1 – generowanie modelu w programie AutoCAD / 23
Krok 2 – import pliku *.sat do programu MSC.Marc / 32
Krok 3 – automatyczna generacja bryłowych elementów skończonych / 33  
Krok 4 – określenie właściwości geometrycznych / 36
Krok 5 – określenie właściwości materiałowych / 37  
Krok 6 – określenie parametrów kontaktu / 38
Krok 7 – definicja podpór i obciążeń / 41  
Krok 8 – definicja przypadków analizy numerycznej / 46
Krok 9 – wykonanie analizy numerycznej / 48
Krok 10 – rezultaty analizy numerycznej / 51

4. PRZYKŁAD 2 – ROZCIĄGANIE PRĘTA Z MODELEM MATERIAŁOWYM CHABOCHE’A / 57
4.1. Opis przykładu / 57  
4.2. Opis modelu Chaboche’a /58  
4.3. Obliczenia z wykorzystaniem modelu Chaboche’a – element bryłowy / 60
Krok 1 – generowanie siatek MES / 60
Krok 2 – określenie typu elementów skończonych / 65  
Krok 3 – definicja właściwości geometrycznych / 65
Krok 4 – określenie właściwości materiałowych / 66  
Krok 5 – definicja warunków brzegowych / 66
Krok 6 – definicja przypadku analizy numerycznej / 71
Krok 7 – wykonanie analizy numerycznej / 71
Krok 8 – rezultaty analizy numeryczne / 73
4.4.  Obliczenia z wykorzystaniem modelu Chaboche’a – element kratowy / 75
Krok 1 – generowanie siatek MES / 75
Krok 2 – określenie typu elementów skończonych / 77  
Krok 3 – definicja właściwości geometrycznych / 78
Krok 4 – określenie właściwości materiałowych / 78  
Krok 5 – definicja warunków brzegowych / 79
Krok 6 – definicja przypadku analizy numerycznej / 80
Krok 7 – wykonanie analizy numerycznej / 81
Krok 8 – rezultaty analizy numerycznej / 81
4.5. Procedura (subroutine) UVSCPL - wprowadzenie modelu Chaboche’a / 83
4.6. Obliczenia z wykorzystaniem procedury UVSCPL / 91

5. PRZYKŁAD 3 – KSZTAŁTOWANIE WSTĘPNE PRZEKRYCIA MEMBRANOWEGO / 97
5.1. Opis przykładu / 97  
Krok 1 – model przekrycia w programie AutoCAD / 98
Krok 2 – import geometrii przekrycia (etap 1) / 99
Krok 3 – dane dotyczące właściwości geometrycznych i materiałowych, warunków podporowych i wstępnego napięcia (etap 1) / 102
Krok 4 – przygotowanie zadania do obliczeń, obliczenia i wyniki (etap 1) / 105
Krok 5 – wyniki obliczeń i przygotowanie pliku z danymi do restartu (etap 1) / 109
Krok 6 – utworzenie zaktualizowanego modelu przekrycia (etap 2) / 110
Krok 7 – analiza wyników obliczeń (etap 2) / 116

6. PRZYKŁAD 4 – BELKA ŻELBETOWA / 118  
6.1. Opis konstrukcji / 118  
6.2. Obliczenia  numeryczne / 18
Krok 1 – modelowanie geometrii belki betonowej / 118
Krok 2 – modelowanie geometrii elementów zbrojenia / 122
Krok 3 – konsolidacja modelu, zadanie obciążeń i warunków podporowych / 127
Krok 4 – obliczenia i analiza wyników / 131
6.3.  Rozwiązanie zadania z użyciem procedury definiującej zbrojenia / 135
Krok 1 – właściwości materiałowe / 137
Krok 2 – przygotowanie procedury / 138
Krok 3 – uruchomienie przykładu z procedurą / 140  
7. Bibliografia / 141