Статический анализ плоской прямоугольной пластины с отверстием (Раздаточные материалы)
Описание файла
Файл "Статический анализ плоской прямоугольной пластины с отверстием" внутри архива находится в папке "Раздаточные материалы". Документ из архива "Раздаточные материалы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы автоматизированного проектирования (оап)" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "основы автоматизированного проектирования (сапр)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Статический анализ плоской прямоугольной пластины с отверстием"
Текст из документа "Статический анализ плоской прямоугольной пластины с отверстием"
| | СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛОСКОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ С ОТВЕРСТИЕМ | ||||||||||
| Автор: |
| ||||||||||
| Наименования продуктов ANSYS, в которых данный пример может быть выполнен: |
| ||||||||||
| Дисциплина: | Прочность | ||||||||||
| Тип анализа: | Линейный статический | ||||||||||
| Демонстрируемые возможности: |
| ||||||||||
| Уровень пользователя: | Начинающий | ||||||||||
| Предполагаемое время выполнения: | 45-60 минут. | ||||||||||
| ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ | |||||||||||
|
Рисунок 1. Расчетная схема задачи | К свободному краю консольно закрепленной плоской прямоугольной пластины с отверстием приложена растягивающая нагрузка F=5000 H. Расчетная схема задачи представлена на рисунке 1, свойства материала пластины приведены в таблице 1. Таблица 1. Физико-механические свойства материала
| ||||||||||
| ПОШАГОВОЕ ОПИСАНИЕ РЕШЕНИЯ | |||||||||||
| 1. Построение геометрической модели | |||||||||||
| Существует два пути построения геометрии в системе ANSYS "снизу-вверх" и "сверху-вниз", ни один из них не является преимущественным, а использование того или иного определяется геометрической моделью, которую необходимо построить. В данном примере мы будем строить геометрию пластины "снизу-вверх". | |||||||||||
| 1.1. Построение пластины | |||||||||||
|
Рисунок 2. Диалоговое окно построения ключевых точек
Рисунок 3. Окно выбора при построении поверхности по ключевым точкам | 1.1.1. Построение ключевых точек (keypoints) пластины Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS В открывшемся диалоговом окне (Рисунок 2) введите координаты первой ключевой точки (0;0;0). Номер ключевой точки (NPT) можно не вводить – ANSYS может автоматически подставить его. Нажмите Apply. Аналогичным образом введите координаты следующих точек: (200;0;0), (200;50;0) и (0;50;0). После ввода координат четвертой точки нажмите OK. 1.1.2. Построение поверхности по ключевым точкам Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Arbitrary > Through KPs Последовательно выберете мышкой ключевые точки будущей поверхности или введите номера точек в окне выбора (1, 2, 3 и 4 нажимая клавишу "Enter"). По окончании выбора нажмите OK.
| ||||||||||
| 1.2. Построение вспомогательной поверхности отверстия | |||||||||||
|
Рисунок 4. Окно выбора при построении дуги по ключевым точкам и радиусу.
Рисунок 5. Параметры дуги
Рисунок 6. Окно предупреждения
Рисунок 7. Отображение построенных поверхностей | 1.2.1. Построение ключевых точек Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS В открывшемся диалоговом окне (Рисунок 2) введите координаты точек, лежащих на диаметре отверстия (175;10;0) и (175;40;0). Нажмите OK. 1.2.2. Построение дуг окружности Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Arcs > By End KPs & Rad Укажите мышкой ключевые точки концов дуги или введите номера точек в окне выбора (рисунок 4) (5 и 6 нажимая клавишу "Enter"). По окончании выбора нажмите OK. Далее необходимо выбрать точку, определяющую ориентацию дуги, или ввести ее номер в окне выбора (точка 2) после чего нажать OK. В открывшемся диалоговом окне можно проверить введенные номера ключевых точек, и ввести значение радиуса дуги (15). Нажмите OK. ANSYS выдаст окно с предупреждением (Рисунок 6), которое необходимо закрыть. Аналогично строится вторая дуга между точками 5 и 6, точкой ориентации для которой служит ключевая точка 4. 1.2.3. Построение поверхности по линиям Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Arbitrary > By Lines Укажите мышкой линии ограничивающие поверхность или введите их номера в окне выбора (линии 5 и 6), после чего нажмите ОК. 1.2.4. Отображение построенных поверхностей Utility Menu > Plot > Areas
| ||||||||||
| 1.3. Построение отверстия | |||||||||||
|
Рисунок 8. Окно выбора при логических операциях над поверхностями | Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Subtract > Areas Укажите мышкой поверхность пластины или введите ее номер в окне выбора (Рисунок 8) (поверхность 1), после чего нажмите ОК. Укажите мышкой вспомогательную поверхность отверстия или введите ее номер в окне выбора (поверхность 2). Нажмите ОК. Примечание: Приведенный алгоритм построения геометрической модели не является оптимальным. Он приведен с целью демонстрации возможностей ANSYS.
| ||||||||||
| 2. Построение конечноэлементной модели | |||||||||||
| 2.1. Определение типа элемента | |||||||||||
|
Рисунок 9. Выбор типа элемента
Рисунок 10. Задание опций элемента
Рисунок 11. Задание реальных констант | 2.1.1. Выбор типа элемента Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete В открывшемся окне "Element Type" нажмите Add… и в появившейся библиотеке элементов выберите Structural > Solid > Triangle 6node 2 (Рисунок 8). Нажмите OK. В окне "Element Type" нажмите Options… и в открывшемся диалоговом окне в раскрывающемся списке Element Behavior выберите Plane strs w/thk (Рисунок 9) и нажмите ОК. Закройте окно "Element Type" нажав Close. 2.1.2. Определение реальных констант Main Menu > Preprocessor > Real Constants В открывшемся списке "Real Constants" нажмите Add… и выберите тип элемента PLANE2. Нажмите OK. В диалоговом окне задайте толщину элементов (Thickness) равную 10. Нажмите OK. Закройте список "Real Constants" нажав Close.
| ||||||||||
| 2.2. Задание свойств материала | |||||||||||
|
Рисунок 12. Задание свойств материала | Main Menu > Preprocessor > Materials Props > Material Models В окне "Define Material Model Behavior" выберите Structural > Linear > Elastic > Isotropic и в открывшемся диалоговом окне (Рисунок 12) введите свойства материала согласно таблице 1. Нажмите ОК. После этого окно "Define Material Model Behavior" можно закрыть.
| ||||||||||
| 2.3. Дискретизация модели | |||||||||||
|
Рисунок 13. Задание параметров автоматической генерации сетки | 2.3.1. Задание параметров автоматической генерации конечноэлементной сетки Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > SmartSize > Basic В диалоговом окне выберите уровень дискретизации (по степени точности): 6 (default). Нажмите ОК. | ||||||||||
|
Рисунок 14. Конечноэлементная модель пластины с отверстием | 2.3.2. Генерация конечноэлементной сетки Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh > Areas > Free Укажите мышкой поверхность пластины или введите ее номер в окне выбора (поверхность 3), после чего нажмите ОК. Результат построения конечноэлементной сетки представлен на рисунке 14. Примечание: Для получения более точных результатов требуется более мелкая разбивка.
| ||||||||||
| 2.4. Приложение нагрузок к геометрической модели | |||||||||||
|
Рисунок 15. Задание перемещений на линии
Рисунок 16. Задание растягивающей нагрузки | 2.4.1. Задание перемещений Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Lines Укажите мышкой линию, по которой закреплена пластина, или введите ее номер в окне выбора (линия 4), после чего нажмите ОК. В открывшемся окне (Рисунок 15) выберите ALL DOF и нажмите ОК. 2.4.2. Приложение растягивающей силы Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Keypoints Укажите мышкой ключевую точку, к которой приложена растягивающая сила, или введите ее номер в окне выбора (точка 2), после чего нажмите ОК. В открывшемся окне (Рисунок 16) в поле VALUE введите значение растягивающей силы 5000, остальные поля, определяющие направление вектора силы и его характер остаются без изменения, т.к. нам требуется постоянная сила действующая по оси Ox.
| ||||||||||
| 3. Запуск решения | |||||||||||
|
Рисунок 17. Подтверждение запуска решения
Рисунок 18. Решение завершено | Main Menu > Solution > Solve > Current LS При запуске решения ANSYS выдает окно статуса, в котором приводит краткую характеристику задачи. Также выводится диалоговое окно (Рисунок 17) для подтверждения запуска решения. Нажмите ОК. После завершения решения будет выведено окно с сообщением "Solution is done!". Нажмите Close. Закройте окно статуса.
| ||||||||||
| 4. Просмотр результатов | |||||||||||
| 4.1. Просмотр перемещений | |||||||||||
|
Рисунок 19. Диалоговое окно вывода результатов
Рисунок 20. Поле распределения суммарных перемещений | Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu В открывшемся диалоговом окне (Рисунок 19) выберите тип интересующего нас результата – DOF Solution и его обозначение – Translation USUM (суммарные перемещения). Нажмите ОК. Результат отображения поля суммарных перемещений в пластине представлен на рисунке 20.
| ||||||||||
| 4.2. Просмотр напряжений | |||||||||||
|
Рисунок 21. Поле распределения эквивалентных (по Мизесу) напряжений | Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu В открывшемся диалоговом окне (Рисунок 19) выберите тип интересующего нас результата – Stress и его обозначение – von Mises SEQV (эквивалентные напряжения по Мизесу). Нажмите ОК. Результат отображения поля эквивалентных напряжений в пластине представлен на рисунке 21.
| ||||||||||
| 5. Сохранение данных | |||||||||||
|
Рисунок 22. Сохранение данных | Utility Menu > File > Save as В открывшемся диалоговом окне (Рисунок 22) в списке "Drivers" выберите логический диск, а в списке "Directories" путь к каталогу в котором вы хотите сохранить данные. В поле "Save Database To" введите имя файла – example1.db. Нажмите ОК.
| ||||||||||
| 6. Выход из ANSYS | |||||||||||
|
Рисунок 23. Выход из программы | Utility Menu > File > Exit В открывшемся диалоговом окне (Рисунок 23) установите переключатель на позицию Quit – No Save! (выход без сохранения данных) и нажмите OK.
| ||||||||||
| Вопросы, замечания и предложения по представленному учебному примеру направляйте по адресу: anatol@pisem.net | |||||||||||
| CAE: Компьютерный анализ http://cae.tgngu.tyumen.ru | Страница 6 из 6 |
