Математические модели cae систем

2.4Архитектура набора модулей конечно-элементного анализа

2.4.1Схема взаимодействия подсистем

2.4.2Классы, передаваемые между модулями

2.4.2.1Свойство материала

• 
  Номер материала
  
• 
  Название материала
  
• 
  Модуль упругости материала
  
• 
  Коэффициент Пуассона
  
• 
  Допускаемое напряжение
  
• 
  Толщина
  

2.4.2.2Каркасная модель геометрии пластины

• 
  Прямая линия, которая задаётся координатами двух точек.
  
• 
  Окружность, которая задаётся центром и радиусом кривизны.
  
• 
  Дуга, которая является классом, наследуемым от окружности. У дуги также заданы координаты двух точек ее ограничивающих.
  

2.4.2.3Конечно-элементная модель пластины

1. 
   Список узлов (индекс – номер узла). Узел – это класс, содержащий:
   

• 
  две координаты
  
• 
  номер линии (если он лежит на фиксированной линии)
  
• 
  тип (свободный, перемещаемый вдоль одной линии, фиксированный)
  
• 
  список ссылок на КЭ, к которым он относится
  

2. 
   Список конечных элементов (индекс – номер КЭ). КЭ – это класс содержащий массив ссылок на узлы и номер свойства материала. Ссылки на узлы расположены в массиве в порядке их соединения (т.е. узел 1 соединен с узлом 2 и узлом 0, а узел 0 соединен с узлом 1 и с последним узлом в массиве).
   

2.4.2.4Нагрузки

• 
  нагрузка по X
  
• 
  нагрузка по Y
  

2.4.2.5Закрепления

• 
  1 – узел зафиксирован по X
  
• 
  2 – узел зафиксирован по Y
  
• 
  3 – узел зафиксирован по X и Y
  

2.4.2.6Результат расчета

1. 
   Массив перемещений – в i-ом элементе массива находится перемещение i-ого узла. Перемещение узла – это структура, содержащая два поля:
   

• 
  перемещение узла по X
  
• 
  перемещение узла по Y
  

2. 
   Массив напряжений – в i-ом элементе массива находятся напряжения в i-ом КЭ. Напряжения каждого элемента – это класс содержащий:
   

• 
  напряжение по X,
  
• 
  напряжение по Y,
  
• 
  касательное напряжение,
  
• 
  первое главное напряжение,
  
• 
  второе главное напряжение,
  
• 
  эквивалентное напряжение.
  

2.4.3Подсистема хранения данных

2.4.4Распределенный препроцессор

2.4.4.1Схема взаимодействия препроцессора с подсистемой хранения данных

2.4.4.2Модуль экспорта геометрии пластины

2.4.4.3Модуль редактирования геометрии пластины

• 
  Добавлять области
  
• 
  Удалять области
  
• 
  Редактировать области
  
• 
  Разбивать одну область на несколько
  
• 
  Объединять несколько областей в одну
  
• 
  Задавать номер свойства материала для области
  

2.4.4.4Модуль редактирования свойств материалов

2.4.4.5Модуль формирования разбиения

• 
  Разбить пластину на конечные элементы, взяв параметры разбиения из настроек. У этого метода нет входных параметров (каркасная модель автоматически загружается из модуля хранения геометрии). Этот метод необходим для пользователя (будет вызываться при нажатии кнопки “Сформировать разбиение”).
  
• 
  Разбить пластину на конечные элементы несколько раз с разными параметрами разбиения
  

2.4.4.6Модуль оптимизации сетки КЭ

• 
  Оптимизировать конечно-элементную модель, взяв параметры оптимизации из настроек.
  
• 
  Оптимизировать конечно-элементную модель с конкретными параметрами оптимизации. Этот метод может использоваться для сравнения результатов оптимизации при разных параметрах.
  

2.4.4.7Модуль редактирования сетки КЭ

2.4.4.8Модуль задания нагрузок

2.4.4.9Модуль задания закреплений

2.4.5Нераспределенный препроцессор

• 
  сохранение данных препроцессора в проекте Пандоры;
  
• 
  конвертирование данных препроцессора в данные набора модулей КЭ анализа;
  
• 
  загрузка проектов внешнего препроцессора (реализованного Комашенко Н. А. в рамках своей дипломной работы);
  
• 
  передача команд препроцессора Пандоре (для того, чтобы их можно было вызывать через графический интерфейс Пандоры);
  
• 
  отображение препроцессора в качестве вкладки (а, соответственно, и возможность отображать несколько препроцессоров в разных вкладках).
  

2.4.6Решатель

2.4.6.1Схема взаимодействия решателя с подсистемой хранения данных

2.4.6.2Управляющий модуль решателя

1. 
   Инициализация (при этом вызывается модуль создания матрицы жесткости);
   
2. 
   Заполнение матрицы жесткости (при этом используется модуль формирования матрицы жесткости КЭ);
   
3. 
   Решение системы уравнений (при этом вызывается модуль решения системы уравнений);
   
4. 
   Вычисление напряжений во всех КЭ (при этом вызывается модуль вычисления напряжений).
   

2.4.6.3Модуль создания матрицы жесткости

2.4.6.4Модуль формирования графа смежности

2.4.6.5Модуль переупорядочивания

2.4.6.6Модуль формирования матрицы жесткости КЭ

2.4.6.7Модуль решения системы уравнений

2.4.6.8Модуль вычисления результатов

2.4.7Постпроцессор

2.4.7.1Схема взаимодействия постпроцессора с подсистемой хранения данных

2.4.7.2Модуль просмотра результатов расчета

2.4.8Остальные модули

2.4.8.1Модуль экспорта сетки КЭ во внешнюю систему