Конюхов А.В. - Основы анализа констр в ansys, страница 9

ПостпроцессорPOST1 – построение пошагового результата и анимация.! Построение графика Uy(t) для узла с координатами (A+B, 0)/POST26! Выделить узел с координатами (A+B, 0)NSEL,S,LOC,X,A+BNSEL,R,LOC,Y,0! Переменной ND присвоить номер узла*GET, ND, NODE, , NUM, MAX! Создать файл значений для узла с номером ND,! получаемая переменная имеет номер 2 и имя UY! U, Y – перемещения вдоль оси OYNSOL,2,ND,U,Y,UY!*PLVAR,2, , , , , , , , , , ! Построить графикFINISHЗадание.Изучить влияние густоты сетки и шага интегрирования на результат решения задачи.4.9. ЗАДАЧА ПЛОСКОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ.В данной задаче изучается моделирование задачи плоской теории упругости,при этом используются двумерный элемент семейства PLANE. Изучаются принципыпостроения правильной сетки и ее сгущения для уточнения результатов.Рассмотреть напряжения в пластине по модели задачи плоской теорииупругости.

Уточнить поле напряжений в точке концентрации.Параметры задачи:q = 1000 Н/смL = 10 мВ1 = 5 мВ2 = 1 мН=7мqB1CABHL/PREP7/UNITS,SI!* Геометрические параметры пластиныL=10B2=1B2B1=5H=7S=L-H! Погонная нагрузкаQ=100000!* Ключевые точкиK,1,0,0,,K,2,L,0,,K,3,L,-B2,,K,4,S,-B2,,K,5,0,-B1,,K,6,S,,,!* Соединяем точки линиямиLSTR,1,6LSTR,6,2LSTR,2,3LSTR,3,4LSTR,4,5LSTR,5,1LSTR,4,6!* Задаем тип элементаET,1,PLANE82!* Задание опций элементаKEYOPT,1,3,0 ! Плосконапряженное состояниеKEYOPT,1,5,1 ! Напряжения вычисляются в квадратурных точкахKEYOPT,1,6,3 ! Поверхностные силы вычисляются в кв.

точках!* Задаем свойства материалаUIMP,1,EX, , ,2e11, ! Модуль ЮнгаUIMP,1,NUXY, , ,0.3, ! Коэффициент ПуассонаUIMP,1,DENS, , ,7800, ! Плотность!* Строим площади по линиямAL, 2,3,4,7 ! Прямоугольник – площадь перваяAL, 1,7,5,6 ! Трапеция – площадь вторая! Присвоение числа делений на элементыLSEL,S,LOC,X,S ! Выделить линию X = L-HLESIZE,ALL, , ,6,1, , , ,1 ! Присвоить число делений 6, равномерное! Выделить горизонтальную линиюLSEL,S,LOC,Y,0 ! Y = 0LSEL,R,LOC,X,0, S ! 0 <= X <= S! Число делений 6, неравномерное, коэф. сжатия 0.7LESIZE,ALL, , ,6,0.7, , , ,1!* Выделить горизонтальную линиюLSEL,S,LOC,Y,0 ! Y = 0LSEL,R,LOC,X,S, L ! S <= X <= L!* Число делений 15, равномерноеLESIZE,ALL, , ,15,1, , , ,1ALLSEL, ALL!*MSHAPE,0,2D ! Элементы четырехугольные, сетка двумернаяMSHKEY,1 ! Сетка правильная!* Прямоугольник и трапеция образуют правильные области для построения! правильной сетки (mapped), поэтому сетку строим на них отдельно без! объединения геометрической фигуры в одну с помощью булевых операций!*AMESH,ALL!! Сюда необходимо поместить блок! для измельчения сетки (см.

далее)!FINISH!*/SOLU!* Условия закрепления узлов – заделкаLSEL,S,LOC,X,0 ! Выделить линию X = 0NSLL,S,1 ! Выделить все узлы на ней! У всех выделенных узлов закрепить все степени свободы (UX, UY)D,ALL, , , , , ,ALL!* Приложение распределенной нагрузкиLSEL,S,LOC,Y,0 ! Выделить линию Y = 0SFL, ALL, PRES, q,ALLSEL,ALL!* Решаем задачуSOLVEFINISHПостпроцессорная обработка в General Postprocessor./POST1Деформированная форма.SET,FIRSTPLDISP,1Поля напряжений.AVPRIN,0,0,PLNSOL,S,X,0,1 ! Напряжения σ x!*AVPRIN,0,0,PLNSOL,S,Y,0,1 ! Напряжения σ y!*AVPRIN,0,0,PLNSOL,S,XY,0,1 ! Напряжения τ xy!*AVPRIN,0,0,PLNSOL,S,EQV,0,1 ! Интенсивность напряжений σ iГрафики напряжений вдоль линии AC.! Определить путь AC по двум точкам, число разбиений 100PATH,AC,2,30,100,PPATH,1,0,S,0, ,0, ! Первая координата точки, определяющая путьPPATH,2,0,S,-B2,,0, ! Вторая координата точки, определяющая путь! Отобразить на путь напряжения σ x, переменная Sx/PBC,PATH, ,0AVPRIN,0,0,PDEF, Sx, S, X, AVG! Отобразить на путь напряжения σ y, переменная Sy/PBC,PATH, ,0AVPRIN,0,0,PDEF, Sy, S, Y, AVG! Отобразить на путь напряжения τ xy, переменная Txy/PBC,PATH, ,0AVPRIN,0,0,PDEF, Txy, S, XY, AVG! Отобразить на путь интенсивность напряжений σ i, переменная Si/PBC,PATH, ,0AVPRIN,0,0,PDEF, Si, S, EQV, AVG!* Построить графически/PBC,PATH, ,0PLPATH, SX, SY, TXY, SIУточним напряжения, построив более мелкую сетку в районе линии AC.

Для этогоследующий блок должен быть помещен в программу.! Выделим узлы в слое с координатами [S-0.5, S+0.5]NSEL,S,LOC,X,S-0.5, S+0.5ESLN,S ! Выделить все элементы, содержащие эти узлы! Уточнить сетку на выделенных элементах! Степень уточнения – 2EREF,ALL, , ,2,0,1,1ALLSEL, ALLЗначения интенсивности напряжений в уточненном значении увеличивается от2100,852 до 2860,506.Задание.Изучить влияние на напряженное состояние конструкции ее собственного веса.4.10.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ.В задаче изучается гармонический анализ балки на вязко-упругих опорах на основе резонанснойкривой. Рассмотрены приемы прямого моделирования конструкции. Используемые элементы –COMBIN14, MASS21 и BEAM3.Стальная двутавровая балка оперта на вязко-упругие опоры. На середине балкинаходится несбалансированный двигатель массой m. Для изучения условий резонансаучитываются только поперечные колебания балки, дисбаланс двигателя учитываетсяпериодической нагрузкой P = P0 cos (ωt + ϕ).LL/2PABm12Геометрические параметры стальной балки:Длина L = 5 м, двутавровое сечение №20, масса двигателя 50 кг.Параметры демпферов.c1 = 105 Н/м, µ 1 = 103 Н⋅с/м, c2 = 2⋅105 Н/м, µ 2 = 103 Н⋅с/м.Целью гармонического анализа является определение резонансных частот и изучениединамического отклика системы на действие периодических нагрузок.

Определение резонансных частотпроизводится на основе анализа резонансной диаграммы амплитуда-частота.Предварительно перед гармоническим анализом проведем модальный анализ. Он необходим дляопределения пределов изменения частот, при которых возможен резонанс.Моделирование проведем прямым методом. Для этого зададим геометрическиеположения узлов, а потом проведем через них элементы./UNITS,SI/FILNAME, Harmic ! Присвоение имени файлам/TITLE, Harmonic vibration of a Beam ! Присвоение имени графическому окнуN=10 ! Число разбиений балки на элементыS=26.8e-4 ! Площадь сечения м2 (определена по справочнику для двутавра №20)J=1840e-8 ! Момент инерции м4h=0.2 ! Высота сеченияL=5 ! Длина балкиC1=1e5 ! Коэффициент жесткости пружины первого демпфераMu1=1e3 ! Коэффициент затухания первого демпфераC2=2e5 ! Коэффициент жесткости пружины второго демпфераMu2=1e3 ! Коэффициент затухания второго демпфераE=2e11 ! Модуль упругостиnu=0.3 ! Коэффициент ПуассонаRo=7800 ! Плотность сталиM=50 ! Масса двигателя/PREP7Основной принцип построения.Первые N+1 узлов образуют N элементов типа BEAM3 балки.

Первый узел – точка Aбалки (координата (0, 0)), N+1 узел – точка B балки (координата (L, 0)). Первыйдемпфер моделируется двумя отдельными узлами с номерами 1 и N+2, геометрическирасположенными в одной точке (координата (0, 0)). Второй демпфер моделируетсяузлами с номерами N+1 и N+3, геометрически расположенными в точке с координатой(L, 0).N,1,,,,,,, ! Задание первого узлаN,N+1,L,,,,,, ! Задание N+1 узлаN,N+2,0,-Ls,,,,, ! Задание N+2 узлаN,N+3,L,-Ls,,,,, ! Задание N+3 узла!* Задание свойств материалаMP,EX,1,E ! Модуль упругостиMP,NUXY,1,nu ! Коэффициент ПуассонаMP,DENS,1,Ro ! Плотность материала балки!* Задание первого типа элемента – балка BEAM3ET,1,BEAM3!* Опции элемента балкиKEYOPT,1,6,1KEYOPT,1,9,9KEYOPT,1,10,0!* Константы элемента –! номер констант, площадь сечения, момент инерции, высота сеченияR,1,S,J,h, , , ,! Создать N-1 узлов между узлами с номерами 1 и N+1FILL,1,N+1,N-1, , ,1,1,1,!* Объявить:TYPE,1 ! Тип элемента – первыйREAL,1 ! Тип констант – первыйMAT,1 ! Номер материала – первыйE,1,2 ! Создать элемент с номерами узлов 1 и 2 (это будет первый элемент)EGEN,N,1,1 ! Сгенерировать N элементов, начиная с первого элемента с шагом 1! Задать второй тип элементов – демпфер COMBIN14ET,2,COMBIN14!* Задание опций элементаKEYOPT,2,2,2 ! Только продольная деформация в направлении OY!* Задание второго типа константR,2,C1,Mu1, , ! Номер типа, коэффициент жесткости, вязкость демпфера!* Задание третьего типа константR,3,C2,Mu2,0, ! Номер типа, коэффициент жесткости, вязкость демпфера!* Объявить:TYPE,2 ! Второй тип элементаREAL,2 ! Второй тип констант!* Теперь будет создаваться элемент второго типа со вторым типом константE,1,N+2 ! Создать элемент между узлами 1 и N+2!* ОбъявитьTYPE,2 ! Второй тип элементаREAL,3 ! Третий тип констант!* Теперь будет создаваться элемент второго типа с третьим типом константE,N+1,N+3 ! Создать элемент между узлами N+1 и N+3!* Задать элемент третьего типа – точечная масса MASS21ET,3,MASS21!* Задание опций элементаKEYOPT,3,2,0 ! Масса на плоскостиKEYOPT,3,3,4 ! Масса точечная (инерция поворотов не учитывается)!* Задание четвертого типа константR,4,M, ! Номер типа констант, масса!* Объявить третий тип элемента и четвертый тип константTYPE,3REAL,4! Создать элемент с объявленными свойствами в узле N/2+1E, N/2+1FINISHПостроение геометрической модели завершено, далее необходимо задавать условиязакрепления узлов и внешние нагрузки./SOLU! В узле N+2 закрепить все степени свободыD,N+2, , , , , ,ALL, , , , ,! В узле N+3 закрепить все степени свободыD,N+3, , , , , ,ALL, , , , ,! В узле 1 закрепить степень свободы вдоль OXD,1, , , , , ,UX, , , , ,! В узле N+1 закрепить степень свободы вдоль OXD,N+1, , , , , ,UX, , , , ,Проведем анализ на собственные частоты (модальный)ANTYPE,2 ! Тип анализа модальный!*MODOPT,SUBSP,4,0,0, ,OFF ! Метод подпространств, определить 4 формыEQSLV,FRONT ! Решатель фронтальныйSUBOPT,8,4,8,0,0,ALL ! Опции для метода подпространствMXPAND,4, , ,0 ! Опции записи форм в файл – 4 формы! Опции записи в файл – основные сведения, последний шагOUTPR,BASIC,LAST,SOLVEFINISHРассмотрим результат решения модального анализа – это собственные частотыколебания конструкции.Main Menu > General Postproc > Results Summary.Получим частоты в герцах:6.205214.74151.556Для приложения нагрузок в гармоническом анализе необходимо задать амплитудупериодической нагрузки P0, фазовый угол ϕ и пределы изменения частот дляпостроения резонансной диаграммы амплитуда-нагрузка.

Изучим амплитудупоперечных колебаний в точке приложения нагрузки в пределах частот от 0 до 60 Гц./SOLUP0=100 ! Нагрузка P0Fi=0 ! Фазовый угол равен нулю! В узле N/2+1 приложить силуF,N/2+1,FY,-P0,Fi!* Тип решения – гармонический анализANTYPE,3!*HROPT,FULL ! Опция гармонического анализа – полный анализHROUT,OFF ! Опция печати – выводить данные в виде амплитуда-частота!*EQSLV,FRONT,1e-009, ! Решатель фронтальный, точность 1e-009!*OUTPR,BASIC,LAST, ! Печать основных данных, последний шагHARFRQ,0,60, ! Пределы изменения частот от 0 до 60 ГцNSUBST,500, ! Задать количество шаговKBC,1 ! Нагрузка от шага к шагу меняется ступенчатоSOLVEFINISHДля анализа результатов решения необходим временной постпроцессор POST26./POST26!* В узле N/2+1 считать амплитуду перемещения UyNSOL,2,N/2+1,U,Y,Uy!*PLVAR,2, , , , , , , , , , ! Построить график амплитуда-частотаНа резонансной кривой отчетливо виден максимум амплитуды.Выдать список на экран можно с помощью Main Menu > TimeHist Postpro > ListVariables.

При этом откроется дополнительное меню List Time-History Variables, где впервом окне необходимо ввести число 2 (номер переменной). OK. Эти действия можновыполнить с помощью команды:PRVAR,2Найти экстремальные значения можно с помощью меню Main Menu > TimeHistPostpro > List Extremes и в меню List Extreme Value ввести в окно Range of variablesчисло 2. OK. Получим файл с результатом:POST26 SUMMARY OF VARIABLE EXTREME VALUESVARI TYPEIDENTIFIERSNAMEMINIMUMAT TIME2 NSOL6 UYUy-0.8725E-035.280Итак, максимум амплитуды прогиба -0.8725E-03 достигается при частотевозмущающей силы 5.280 Гц.Задание.Изучить влияние коэффициентов затухания и жесткости на резонансную частоту иамплитуду колебаний балки.ПРИЛОЖЕНИЕ.1. Команды начального уровня (Begin level).Задание единиц измерения./UNITS, LabelLabel – метка, которая в зависимости от выбранной системы единиц принимаетследующие значения:SI – международная система СИ.CGS – система CGS.BFT – Британская система мер, использующая в качестве меры длины фут.BIN – Британская система мер, использующая в качестве меры длины дюйм.Наклонная черта / и звездочка * обычно используются для обозначения командинструкций в ANSYS.Задание имени графического окна./TITLE, TitleTitle – имя должно включать не более чем 72 символа.Команда выхода из решения.EXIT, Slab, Fname, Ext, Dir2Slab – метка для сохранения файла базы данных:MODEL – сохранить только модель (геометрическая модель, конечно-элементнаямодель (сетка), нагрузки).SOLU – сохранить модель и решение (узловые данные и данные на элементах).ALL – сохранить все – модель, решение, постропроцессорную обработку.NOSAVE – ничего не сохранять в файле базы данных File.DB.Fname – имя файла (8 символов максимум).Ext – расширение имени файла (по умолчанию DB).Dir – имя директории (по умолчанию – в текущую директорию).Раздел помощи.HELP, NameВыдать раздел справки по имени Name.Команды перехода между процессорами.FINISH – выйти из текущего процессора./POST1 – вызов постпроцессора POST1./POST26 – вызов постпроцессора POST26./PREP7 – вызов препроцессора /PREP7./QUIT – выйти из ANSYS./SOLU – вызов процессора SOLUTION.2Во многих командах используются сокращения Fname, Ext, Dir.