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.
