Басов К.А. - ANSYS в примерах и задачах (1050607), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Сетка конечных элементов также строится аналогично описанному выше. приложение нагрузок и закреплений к модели В данном случае требуется приложить ограничение на осевое перемещение (то есть в направлении оси У) и указать скорость вращения диска (в радианах в секунду) Помимо этого можно указать контурную нагрузку, приложенную к линиям контура диска. Такая нагрузка соответствует давлению газов на диск и воздействиям, возникающим из-за наличия лопаток на диске (разумеется, если проводится расчет на прочность диска лопаточной машины, а не просто маховика). Прикладывать ограничения в направлении оси Х (то есть по радиусу) в данном случае не обязательно, но при расчете реального диска (или маховика) точки приложения закреплений и их количество определяются конструктивным исполнением реальной детали или узла. Закрепления лучше прикладывать в геометрических точках, а не в узлах, поскольку при изменении модели (вызванном, в частности, изменением числа элементов по линиям закрепления) приложенныс в узлах закрепления будут удаться.
Определение скорости вращения диска осуществляется командами экранного меню Ргергосееаог -ь Еоайз — Арр1у — ь О(пег -з Аляв1аг Че!осйу... После этого на экране возникает панель Арр!у Аляв1аг Че!ос((у (рис. 7.4). В полях этой панели задаются скорости вращения вокруг осей Х, У и 2. В данном случае следует указать скорость вращения вокруг оси У в радианах в секунду поскольку именно она является осью вращения. Из командной строки та же самая скорость вращения задается в виде ОМЕОА,О, 1200,0,0.
Если контурная нагрузка не прикладывается, на этом задание нагрузок и закреплений завершено. КА.Басов А71БУБ в приварах и задачах 77 В случае если к модели прикладывается распределенная контурная нагрузка, она должна иметь размерность 4Силаудлинаа, то есть в системе единиц СИ— размерность Н/и. При этом учитывается вся нагрузка, приходящаяся на тело, а не на 1 радиан или градус дуги. В случае если к модели прикладывается сосредоточенная сила (например, осевая), то она должна иметь в системе единиц СИ иметь размерность Н. При этом также прикладывается нагрузка, приходящаяся на все тело. Выполнение расчета, просмотр и анализ результатов После создания сетки конечных элементов и приложения нагрузок следует выполнить операцию перенумерования узлов с целью уменьшения полуширины матрицы жесткости. В результате выполнения всех операций сетка конечных элементов имеет такой вид, как на рис. 7.5 (количество элементов на отдельных линиях зависит, разумеется, от пользователя).
Рис. 7.5. Построенная сетка конечных элементов Далее следует запустить расчет, что выполняется командами экранного меню 501п11оп -+ 501те — Спггеп1 1.5. После выполнения расчета в постпроцессоре можно просмотреть результаты расчета. В препроцессоре можно также просмотреть вид деформированной конструкции, распределение перемещений и напряжений. В частности, при задании скорости вращения диска и контурной нагрузки, имитирующей влияние лопаток, распределение эквивалентных напряжений выглядит так, как показано на рис. 7.6. Как представляется, перестроение модели для более точного учета напряжений в зоне концентрации пользователь в состоянии провести самостоятельно.
Глава 7. Создание рагчетнл7х моделей и расчет на прочность тел вращения кксн 18901 Гонаовгарнтоа кглскт=т Лчквз=нас ОМХ =.537к-03 Емн =.407еа09 8МХ =.9798409 .4078+09 4708+09 5348+09 .598еа09 Ь.""') бб18+09 1:.'*.Л 725Еа09 — 7888+09 — 8528+09 ППМ 9158+09 ЕИП 979Еа09 Рис. 7.6. Распределение эквивалентных напряжений х Рис. 7.7. Геоме~рическая модель, собранная из нескольких отдельных поверхностей Рис. 7.8. Регулярная сетка конечных элементов КА.
Басов. АЛБ)а в иримврах и задачах Безусловно, сетку конечных элементов можно создавать и по-другому. Для этого следует в геометрическую модель ввести несколько дополнительных линий и построить не одну обгцую поверхность сечения диска, а несколько прилегающих. Эти поверхности показаны на рнс.
7.7. При этом можно добиться того, что сетка конечных элементов будет иметь несколько более регулярный вид, подобно тому, как это представлено на рис. 7.8. СозАание расчетной моАели и расчет Геометрическая модель, используемая в данной главе, также создается средствами АпгоСАО. Модель может состоять исключительно из отрезков прямых и дуг окружностей или включать в себя поверхности (объекты гед(ал н даду). В данной главе рассматривается решение задачи расчета конструкции, состоящей из поверхностей и прямых линий. На поверхностях будут построены конечные элементы оболочки, а на линиях — балочные конечные элементы. Конструкция будет нагружена собственным весом и гидростатическим давлением воды в баке. Для расчета оболочек могут быть применены конечные элементы как 1, так и П порядков.
Как н в предыдугцих случаях, последовательность действий сводится к следующему: 1. Создание геометрической модели средствами АпгоСАР. 2, Передача построенной геометрической модели в препроцессор МКЭ А)'(БУБ. 3. Окончательные работы по формированию геометрической модели, проводимые средствами МКЭ А)ч 8 г'8. 4. Определение типа элемента, характеристик элемента и материала. 5.
Создание сетки конечных элементов. б. Приложение нагрузок и закреплений. 7. Выполнение расчета. 8. Просмотр результатов. 9. Изменение сетки КЭ и повторный расчет (при необходимости). Создание геометрической модели средствами АптоСА0 Геометрическая модель бака включает в себя ряд объектов: типа во!и7 (собственно бак, представляющий из себя совокупность цилиндра и сферических верхней и нижней крышек); ° типа ге8)ал (шпангоут бака); линии, которые в дальнейшем будут использованы для рамы водонапорнои вышки.
В ходе построения геометрической модели требуется выполнить следующие действия: 1. Построить цилиндр с центром нижнего диаметра в точке (0,0), радиусом 1 и высотой 1; КА.Басов, АдгЯУВ в нрииераг и задачах Глава В. Создание расчетной модели и рисчет на нрочность балок и оболочек 2. Построить сферу по центру, находящемуся на оси цилиндра, и ко второй точке — квадранту верхнего торца цилиндра; 3. Рассечь сферу по плоскости верхнего торца цилиндра и удалить ее нижнюю часть; 4. Полученные объекты зеркально отразить относительно плоскости Х г'; 5.
Переместить полученные твердые тела вверх по оси с. из точки (0,0,0) в точку (0,0,20); 6. Построить и поднять фланец; 7. Построить линии рамы; при этом использовать в качестве верхних точек привязки квадранты цилиндра. Рис. 8.2. Модель Рис. 8АК Модель водонапорной башни, построенной средствами АогоСАГЗ Необходимо также упомянуть, что каждый подкос рамы состоит из двух линий, имеющих общую конечную точку. Из этой общей точки выходит горизонтальная линия, представляющая собой связь между двумя соседними наклонными подкосами рамы.
Подводящая и отводящая трубы для упрощения задачи не моделируются. При наличии желания и воображения пользователь вполне в состоянии воспроизвести эти две трубы самостоятельно. Аналогично описанному выше, созданную средствами СА1) модель можно передать в формате 1ОЕ8 или в формате АС18. Однако следует иметь в виду, что линии можно передать лишь в формате 1ОЕ8. В случае если в препроцессор МКЭ передаются только линии, в препроцессоре потребуется построить поверхности, входящие в состав бака. Построенная модель показана на рис.
8.1. Возможен и другой тип построения модели. В этом случае твердотельные объекты (то есть во1Ы и геййон) не пгроятся, а .р. аа саз-- здается каркас будущей модели. Помимо линий рамы, в состав модели будут входить линии, на основе которых будут созданы поверхности бака и фланца. В модель потребуется вве- водонапорной башни, сти дуги окружностей и состоящая исключительно прямые линии образую- из отрезков прямых и дуг щих цилиндрических ча- окружностей отей бака, дуги окружностей — меридиональные сечения сферических крышек, а также прямые линии и дуги окружностей, требующиеся для построения шпангоута бака. Такая модель представлена на рис. 8.2. Определение типа элемента, характеристик элемента и материала Модель включает в себя объекты двух типов — тонкостенный бак со шпангоутом и опоры.
Бак моделируется конечными элементами оболочки, рама — балочными конечными элементами. Поэтому из всей совокупности возможных типов конечных элементов следует выбрать в качестве применяемых два элемента. Для каждого из типов конечных элементов будут определены свои наборы характеристик, а для балочных элементов — дополнительно и характеристики поперечного сечения.
Поскольку сама процедура вызова соответствующих панелей уже описывалась в предыдущих главах, повторять подробное описание не представляется необходимым. Для конечного элемента оболочки выбор типа элемента производится из панели Ь)Ьгагу о( Е!ешеп! Турез так, как это показано на рис. 8.3. При этом необходимо в левом списке панели выбрать раздел ЯгеП (оболочка), а в правом списке — элемент с номером 63 (упругий элемент с двумя узлами). а а аз а зз,аа, а а ааз м а а1ааз аг *аа а а аз Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
