Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

05/2022

Рассматривается пример пошагового образования выработки. Имеется общий объем породы, из которого в несколько шагов удаляются объемы, моделируя процесс образования выработки.  На все объемы действует сила тяжести.

В данном случае рассмотрим 4 объема для выработки, которые будут последовательно удаляться за  5 шагов расчета.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Построение модели

1.Введите в командную строку команду APREPRO:

#{num = 4}

Таким образом, задается переменная, обозначающая количество объемов, на которые разделится выработка.

2.Создайте параллелепипед.

На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Объём, Действие — Создать).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Из списка геометрических примитивов выберите Параллелепипед.

Задайте следующие параметры :

  • X (ширина): {num+1};
  • Y (высота): 10;
  • Z (глубина): 10.

Нажмите Применить.

3.Создайте цилиндр.

На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Объём, Действие — Создать).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Из списка геометрических примитивов выберите Цилиндр.

Задайте следующие параметры :

  • Высота: {num};
  • Круговой;
  • Радиус: 1.

Нажмите Применить.

4.Поверните цилиндр на 90 градусов вокруг оси Y.

На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Объём, Действие — Преобразовать).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Из списка возможных видов преобразований выберите Повернуть.

Задайте следующие параметры :

  • ID объёмов: 2;
  • Угол: 90;
  • Повернуть вокруг: Ось Y.

Нажмите Применить.

5.Переместите цилиндр.

На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Объём, Действие — Преобразовать).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Из списка возможных видов преобразований выберите Переместить.

Задайте следующие параметры:

  • ID объёмов: 2;
  • Выбрать метод: Расстояние;
  • Расстояне по X: 0.5.

Нажмите Применить.

6.Вычтите цилиндр из параллелепипеда.

На панели команд выберите модуль построения объёмной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Объём, Действие — Логические операции).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Из списка операций выберите Вычесть.

Задайте следующие параметры :

  • ID объема(ов): 1 (объёмы, из которых будут вычтены другие объёмы);
  • Вычесть тела (ID): 2 (объёмы которые будут вычтены).

Нажмите Применить.

7. Для упорядочивания нумерации объемов введите в командную строку команду compress all

8.При помощи цикла создайте 4 цилиндра. Высота каждого цилиндра 1, радиус 1. Поверните их на 90 градусов. Переместите каждый цилиндр на расстояние {i-num/2}. Введите в команжную строку:

#{i = 1}

#{Loop(num)}  цикл

create Cylinder height 1 radius 1

rotate Volume {i+1} angle 90  about Y

move vol {i+1} x {i-num/2}

#{i++}

#{EndLoop}

В Дереве слева можно убедиться, что создалось 5 объема - один с общей породой и 4 с частями выработки.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

9.Срастите все полученные объемы. Введите в командную строку команды:

imprint all

merge all

Построение сетки

Введите в командную строку следующие команды:

mesh vol all

В результате на модели построится конечно-элементная сетка:

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Создание материала

На панели команд выберите модуль задания свойств материала (Режим — Материал, Объект – Управление материалами).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

В появившемся окне  Управление материалами выберите:

  • Упругость - Материал Гука - Модуль Юнга E = 2e+8;
  • Упругость - Материал Гука - Коэффициент Пуассона ν = 0.3;
  • Общие - Плотность ρ = 1900;
  • Когезия = 29000;
  • Пластичность -  Второй критерий Друкера-Прагера - Угол внутреннего трения = 20;
  • Пластичность -  Второй критерий Друкера-Прагера - Угол внутреннего трения = 10.
Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Нажмите Применить.

Задание свойств блока

1.При помощи цикла создайте 5 блоков. Введите в командную строку следующие команды:

block 1 vol 1

#{i = 1}

#{Loop(num)}

block {i+1} vol {num+2-i}

#{i++}

#{EndLoop}

Таким образом, создались 5 блоков для каждого объема.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

2.Задайте параметры блока.

На панели команд выберите модуль задания свойств материала (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Свойства/параметры блока).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Задайте следующие параметры:

  • ID блока(ов): all;
  • Материал: Material 1;
  • Система координат: Глобальная декартова;
  • Категория: Объемное тело;
  • Порядок: 2.

Нажмите Применить.

Задание граничных условий

1.Закрепите поверхность 2 по Z.

На панели команд выберите Режим — Граничные условия, Объект — Перемещение, Действие — Создать.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Задайте следующие параметры:

  • Автоматическое присвоение ID;
  • Список объектов: Поверхность;
  • ID объектов: 2;
  • Степени свободы: По Z;
  • Величина: 0.

Нажмите Применить.

2.Закрепите поверхности 3 и 5 по Y.

Задайте следующие параметры:

  • Автоматическое присвоение ID;
  • Список объектов: Поверхность;
  • ID объектов: 3 5;
  • Степени свободы: По Y;
  • Величина: 0.

Нажмите Применить.

3.Закрепите поверхности 4 и 8 по X.

Задайте следующие параметры:

  • Автоматическое присвоение ID;
  • Список объектов: Поверхность;
  • ID объектов: 4 8;
  • Степени свободы: По X;
  • Величина: 0.

Нажмите Применить.

4.Задайте силу гравитации.

На панели команд выберите Режим — Граничные условия, Объект — Гравитация, Действие — Создать.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Задайте следующие параметры:

  • Автоматическое присвоение ID;
  • Список сущностей: Глобально;
  • Направления по Z: -9.81.

Нажмите Применить.

Все граничные условия можно посмотреть в Дереве слева.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Запуск расчета

1.Задайте тип задачи, которую требуется решить.

На панели команд выберите Режим — Настройки расчета, Настройки расчета — Статический, Статический — Общие.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Выберите:

  • Размерность: 3D;
  • Модель: Упругость;
  • Число шагов нагружения: {num+1}.

Нажмите на кнопку  

напротив поля с заданием числа шагов нагружения. В появившемся окне Настройки шагов нагружения присвойте активные шаги блокам.

  • Блок 1 (основной объем породы) участвует на всех шагах расчета. Выделите в левой колонке Block 1 и во вкладке Блок справа впишите all. Нажмите Применить.
  • Блок 2 (верхний объем выработки) участвует только на первом шаге расчета. Далее, этот объем удаляется. Выделите в левой колонке Block 2 и во вкладке Блок справа впишите 1. Нажмите Применить.
  • Блок 3 (второй объем выработки) участвует на первом и на втором шагах расчета. Далее, этот объем удаляется. Выделите в левой колонке Block 3 и во вкладке Блок справа впишите 1 2 (через пробел). Нажмите Применить.
  • Блок 4 (третий объем выработки) участвует на первом, втором и третьем шагах расчета. Далее, этот объем удаляется. Выделите в левой колонке Block 4 и во вкладке Блок справа впишите 1 2 3 (через пробел). Нажмите Применить.
  • Блок 5 (четвертый объем выработки) участвует на первом, втором, третьем и четвертом шагах расчета. Далее, этот объем удаляется. Выделите в левой колонке Block 4 и во вкладке Блок справа впишите 1 2 3 4 (через пробел). Нажмите Применить.

Таким образом, в окне Настройки шагов нагружения поля должны быть заполнены следующим образом:

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Закройте окно Настройки шагов нагружениия.

Эти же действия можно осуществить при помощи цикла. Чтобы не заполнять данные для шагов нагружения вручную, введите в командную строку:

#{i = 1}

#{Loop(num)}

block {i+1} step 1 to {i}

#{i++}

#{EndLoop}

На Панели команд нажмите Применить, а затем Начать расчет.

2.В появившемся окне выберите директорию, в которой будет сохранён результат, и введите название файла.

3.В случае успешно проведённого расчёта в консоли отобразится сообщение: “Calculation finished successfully at "date time".

Анализ результатов

1.Откройте файл с результатами.

Это можно сделать тремя способами:

  • Нажмите Ctrl+E.
  • В главном меню выберите Расчёт → Результаты. Нажмите Открыть последний результат
  • На панели команд выберите Результаты (Режим — Результаты, Результаты — Открыть Результаты).
Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

На верхней панели установите для отображения  первый шаг расчета.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Отобразите на модели Напряжения (Мизес).

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

Далее, переключая шаги от 1 до 5, отобразите процесс удаления объемов выработки в процессе расчета.

Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help
Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help
Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help
Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help
Fidesys: Решение задачи пошагового образования выработки в породе из Fidesys Help

 

Использование консольного интерфейсa

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

Скрипт

reset

set node constraint on

#{num = 4}

brick x {num+1} y 10 z 10

create Cylinder height {num} radius 1

rotate Volume 2 angle 90 about Y

move vol 2 x 0.5

subtract volume 2 from volume 1

compress all

#{i = 1}

#{Loop(num)}

create Cylinder height 1 radius 1

rotate Volume {i+1} angle 90 about Y

move vol {i+1} x {i-num/2}

#{i++}

#{EndLoop}

imprint all

merge all

mesh vol all

block 1 vol 1

#{i = 1}

#{Loop(num)}

block {i+1} vol {num+2-i}

#{i++}

#{EndLoop}

create material 1

modify material 1 set property 'MODULUS' value 2e+8

modify material 1 set property 'POISSON' value 0.3

modify material 1 set property 'DENSITY' value 1900

modify material 1 set property 'COHESION' value 29000

modify material 1 set property 'INT_FRICTION_ANGLE' value 20

modify material 1 set property 'DILATANCY_ANGLE' value 10

block all element solid order 2

block all material 1

create displacement on surface 2dof 3 fix 0

create displacement on surface 3 5dof 2 fix 0

create displacement on surface 4 8 dof 1 fix 0

create gravity global

modify gravity 1 dof 3 value -9.81

analysis type static elasticity dim3

static steps {num+1}

#{i = 1}

#{Loop(num)}

block {i+1} step 1 to {i}

#{i++}

#{EndLoop}