Необходимо произвести расчет дверцы размером 600*600 мм, с окном, в виде квадрата с размером диагонали 300 мм (212*212 мм), повернутого на 45 град. Стекло толщиной 4 мм, расположено в деревянном полотне толщиной 64 мм. в центре дверцы, по толщине полотна тоже посередине.
В качестве расчетной области выбираем ¼ часть двери, это минимальная симметричная часть.
Разбиваем расчетную область на КЭ 10*10 (количество шагов выбрано мало для наглядности) Рис.1
Это нам надо как шаблон
Затем делаем копию на вторую подконструкцию и на ней рисуем 6 объектов, а потом удаляем 10*10. Можно было просто нарисовать 6 объектов, но тогда надо четко вымерять координаты
На рис. 2 показаны объекты в процессе сборки. 1 объект это 10* 5, 2 объект- это 9*1, 3 объект –это 8*1 и.т.д.
Затем сохраняем в виде объема. Толщиной сразу 64 мм. и берем 11 слоев. 5 слоев по 6 мм, затем 1 слой 4 мм, а затем опять 5 слоев по 6 мм. рис. 5, рис. 6.
Затем делаем копию подконструкции №2 на 3. И создаем, путем достраивания до квадрата 5 объектов. Затем удаляем скопированную часть, и производим сборку конструкции Рис. 5
Затем сохраняем объем (верхнее сечение 34 мм, нижнее 30 мм, кол-во слоев 1) рис. 6, рис. 7.
Если требуется большая красота, то можно перед тем, как сохранять объем, перенести точки на прямую, но следует иметь ввиду, что перенос точек должен быть произведен во второй и третей подконструкциях совершенно идентично (лучше перенос производить на одну и ту же линию, не перерисовывать ее). Затем можно, для улучшения КЭ сети произвести ПЕРЕДИСЛОКАЦИЮ. Рис. 8, рис. 9.
Затем производим формирование объема, как и для ступенчатой конструкции и получаем объемную конструкцию рис. 10, рис 11.
Сдвиг проводить на линию надо таким образом, чтобы площади ступенчатой и полученной конструкции были равны. В этом случае получим хорошее совпадение результатов результаты (см. файлы с расширением mnm)Для первого расчета (рис. 6) тепловой поток через деревянную дверь будет равен 12,83 Вт а для второго расчета (рис. 11) тепловой поток будет равен 12,86 Вт, погрешность не превышает 0,3% Т.е. если корректно пользоваться прямоугольной КЭ сетью, то можно хорошие результаты получить, не прибегая к искривленным элементам. Однако при использовании искривленных элементов картинка более красивая.
Если требуется еще больше красоты, то можно в качестве расчета взять не 1/4, а взять 4 части, но при этом получим абсолютно аналогичные результаты. Данный расчет, только добавляет красоты, в точности выигрыша нет, расчеты абсолютно идентичны. Но данный расчет может понадобиться, если окно расположено не в центре двери, или граничные условия и характеристики материалов заданы не симметрично. Тем не менее, произведем такой расчет для абсолютно симметричной области. На рис. 13-15 последовательно показано добавление объемных подконструкций. Для получения дверного полотна надо создать новую конструкцию, используя в качестве прототипа конструкцию (рис.8), затем повернуть ее на 90 градусов, затем еще создать 2 подконструкции аналогично Следует обратить внимание, что для дискретизации окна не обязательно брать 4 области (рис. 5), а можно разбить 1 область 212*212 мм, затем повернуть ее на 45 градусов. Если нет полной симметрии, то вместо поворота, надо воспользоваться «зеркалом», а затем «смещением».
При задании граничных условий могут возникнуть трудности с раскраской оконных откосов, можно неосторожно «заляпать» дверное полотно рис. 16., но потом дверное полотно можно одной заливкой исправить.
Выводы:
- Хорошие результаты можно получить, используя прямоугольную КЭ сеть (не искривленную).
- Если в качестве расчетной области взять минимальную симметричную часть, то получим тот же результат, что и при расчете всей области, но при этом трудозатраты значительно уменьшатся.
- Для «красоты» можно взять всю расчетную область, при этом картинка будет красивой, а результат останется прежним, но при этом придется купить более дорогую версию программы (на большее кол-во узлов), и потратить больше времени на расчет.
- В любом случае, надо смотреть на степень дискретизации (чем мельче бьешь, тем точнее). Поэтому есть смысл потратить «лишние узлы», для увеличения точности, а не для «красоты». В данных расчетах была взята очень грубая КЭ сеть, это взято для примера, на практике, такого делать не надо. Если в пункте «Визуализация» видны черные элементы, то корректность результатов расчета очень сомнительна, (см. рис. 12), в местах, где черные элементы надо разбивать мельче.