Выбираем свойства материала и задаем его характеристики.

M.M. => PREPROCESSOR => MATERIAL PROPS => MATERIAL MODELS… => MATERIAL MODELS AVAILABLE => STRUCTURAL=> LINEAR => ELASTIC => ISOTROPIC => EX = 2е11 Па, PRXY = 0,3 => ОК => DENSITY => DENS = 7800кг/куб.м.. (вводим в окнах EX-модуль упругости, PRXY-коэффициент Пуассона, DENS-плотность)

 

5. Cтроим деталь (Modeling):

A. Первый прямоугольник:

M.M. => PREPROCESSOR => – MODELING– CREATE => –AREAS– RECTANGLE => BY DIMENSIONS… (построение прямоугольника по заданным размерам) => Х1 = 0 м; X2 = 0,05 м; Y1 = 0 м; Y2 = 0,04 м => ОК. (здесь X1 и Y1-координаты нижнего левого угла прямоугольника, а X2 и Y2 – координаты прилегающих к нему углов по осям X и Y соответственно)

Б. Окружность радиусом 0,005 метра:

M.M. => PREPROCESSOR => –MODELING– CREATE => –AREAS– CIRCLE => SOLID CIRCLE+ => WP X = 0.03; WP Y = 0.02; RADIUS = 0.005 => ОК. (здесь WP X, WP Y – координаты центра)

B. Отверстие:

Вычитаем из прямоугольника окружность. Для этого, сначала выделяем поверхность, из которой надо вычесть, а потом выделяем вычитаемую поверхность:

M.M. => PREPROCESSOR => – MODELING – OPERATE => SUBTRACT => AREAS+ => нажимаем прямоугольник за пределами вычитаемой окружности=> APPLY => нажимаем внутри окружности => ОК. (отверстие должно стать черного цвета)

Г. Второй прямоугольник:

Поворачиваем рабочую систему координат. ANSYS позволяет перемещать и поворачивать рабочую систему координат так, как это угодно пользователю. То есть, чтобы нарисовать вторую пластину, нужно повернуть рабочую плоскость вокруг оси OY по часовой стрелке на 120°.

U.M. => WORK PLANE => OFFSET WP BY INCREMENTS…, появится форма для изменения рабочей плоскости (рис. 3). Прежде чем производить поворот, необходимо выставить угол поворота оси на бегунке (см. рис. 2) равный 90° и нажать кнопку, помеченную на рис. 3 стрелкой, затем выставить на бегунке угол поворота оси равный уже 30° и нажать ту же кнопку. По завершении вращения нажимаем кнопку ОК. В результате этих операций рабочая система координат повернется в нужном направлении на требуемый угол равный 120°. В текущем положении рабочей системы координат строим прямоугольник согласно пункту 5 А.

Д. Для удобства работы с фигурами в ANSYS предусмотрено вращение и перемещение геометрических объектов в окне. Смещение объекта производится перемещением мыши при одновременно нажатой клавиши CTRL и левой кнопки мыши, для вращения вместо левой кнопки мыши нужно удерживать правую кнопку мыши.

(надо повернуть изображение как на рисунке)

Е. «Склеиваем» геометрические объекты построенной конструкции: M.M. => PREPROCESSOR => – MODELING– OPERATE => GLUE => AREAS => PICK ALL.

Ж. Для корректного задания нагружения, выставим рабочую систему координат на 120° назад, то есть необходимо выполнить пункт 5 Г с точностью до наоборот (повернуть на те же углы вокруг оси OY против часовой стрелки). Сохраняем результат работы (SAVE DB).

 

6. Разбиваем конструкцию на конечные элементы:

M.M. => PREPROCESSOR => - MESHING – SIZE CNTRLS => - MANUAL SIZE– –GLOBAL– SIZE… => NDIV = 4 => ОК. Таким образом мы настроили геометрию на разбиение на 4-х угольные элементы, теперь разбиваем:

M.M. => PREPROCESSOR => – MESHING – MESH => – AREAS – FREE+ => PICK ALL.

 

7. Выбираем статический тип анализа:

M.M. => SOLUTION => – ANALYSIS TYPE – NEW ANALIS… => STATIC => ОК.

 

8. Прикладываем к конструкции внешнее воздействие:

M.M. => SOLUTION => – LOADS – APPLY => – STRUCTURAL – FORCE/MOMENT => ON KEYPOINTS+ => выделяем точку, к которой будет приложена сила, как показано на рис. 2 => ОК => Lab = FX, Value = –50 Н => ОК.

9. Закрепляем конструкцию:

M.M. => SOLUTION => – LOADS – APPLY => – STRUCTURAL – DISPLACEMENT => ON LINES+ => выделяем окружность (она разбита на четыре сектора, поэтому надо последовательно нажать на каждый из них) => ОК => Lab2 = ALL DOF => ОК. Таким образом, все степени свободы узлов на отверстии равны нулю.

 

10. Запускаем на решение:

M.M. => SOLUTION => – SOLVE – CURRENT LS => ОК.

 

11. Просматриваем поля суммарного вектора перемещений:

M.M. => GENERAL POSTPROC => PLOT RESULTS => – CONTOUR – NODAL SOLU… => Item, Comp = DOF solution, Translation USUM => OK.

Вывод поля напряжений по Мизесу:

M.M. => GENERAL POSTPROC => PLOT RESULTS => – CONTOUR – NODAL SOLU… => Item, Comp = Stress, von Mises SEQV => OK.

Содержание отчета:

краткие теоретические сведения, подробное описание всех шагов статического расчета, рисунки состояния детали после приложения силы (суммарный вектор перемещений и поля напряжения по Мизесу с указанием наиболее нагруженного участка). Выводы.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. – М.: Мир, 1979. – 392 с.

2. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. – М.: Мир. 1975. – 538 с.

3. Сабоннадьер Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР: Пер. с франц.– М.: Мир, 1989. – 190 с.

4. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник /Под ред. В.И. Мяченкова.– М.: Машиностроение, 1989.– 520с.

5. Чигарев А.В., Кравчук А.С.,.Смалюк А.Ф.. ANSYS для инженеров: Справочное пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. 512 с.

ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

 

 

№ в списке группы	Лабораторная работа
Толщина пластин [м]	Размеры прямоу-гольников (X;Y) [м]	Радиус отверстия [м]	Внешняя сила [Н]
	0.0025	0.05; 0.04	0.006
	“	0.055: 0.04	0.007
	“	0.06; 0.05	0.008
	“	0.07; 0.08	0.009
	0.003	0.05; 0.04	0.006
	“	0.055: 0.04	0.007
	“	0.06; 0.05	0.008
	“	0.07; 0.08	0.009
	0.0035	0.05; 0.04	0.006
	“	0.055: 0.04	0.007
	“	0.06; 0.05	0.008
	“	0.07; 0.08	0.009
	0.004	0.05; 0.04	0.006
	“	0.055: 0.04	0.007
	“	0.06; 0.05	0.008
	“	0.07; 0.08	0.009
	0.0045	0.05; 0.04	0.006
	“	0.055: 0.04	0.007
	“	0.06; 0.05	0.008
		0.07; 0.08	0.009
	0.005	0.05; 0.04	0.006
	“	0.055: 0.04	0.007
	“	0.06; 0.05	0.008
	“	0.07; 0.08	0.009
	0.0055	0.05; 0.04	0.006

Координаты центра отверстия соответствуют геометрическому центру закрепляемого прямоугольника.