Возможности ANSYS (1050650), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Типичные пластические деформацииочень велики (50 и более процентов), что требуетиспользование теории больших деформаций. Какупоминалось выше, вязкопластичные свойстваматериала описываются моделью Ананда.Ползучесть, свойство материала изменятьпараметры своего напряженно-деформированногосостояния с течением времени, также может бытьописано в программе ANSYS. За счет ползучестипоявляютсядополнительныенелинейныедеформации при постоянной нагрузке илиснижение уровня напряжений при постоянныхперемещениях(релаксациянапряжений).Существуют три стадии ползучести, как показанона рис. 24.В программе ANSYS имеются средствамоделирования первых двух стадий ползучести.Для третьей стадии характерны большиеизменения в геометрии системы (образованиешейки); эта стадия не моделируется, так какпроисходит быстрое разрушение.Имеется библиотека уравнений для первойи второй стадии ползучести, а также дляползучести материала, обусловленной действиемоблучения.
Кроме того, заданные пользователемсоотношения для первого и второго участкакривой ползучести можно написать в видеподпрограмм на языке ФОРТРАН и ввести впрограмму ANSYS.Вязкоупругостьэтопроявлениевзаимосвязи переменных во времени упругихнапряженийидеформаций,котороехарактеризует вязкое течение таких материалов,как разогретое стекло.
Вязкоупругое поведениематериала описывается несколькими моделямиМаксвелла, в которых учитывается изменениемодуля сдвига и объемного модуля материала взависимости от времени и температуры.При использовании алгоритма явногорешения динамических задач ANSYS/LS-DYNA,кроме обычного для программы ANSYS наборамоделей пластических и гиперупругих тел,доступны и другие модели поведения материала,такие, как пластическое тело с деформациями,зависящими от скорости, разрушающиесявспененные материалы, модели разрушениякомпозитных материалов.Представительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75Рис. 24Процесс ползучести имеет три стадии, какпоказано на этой диаграмме “деформациявремя”.Геометрические нелинейностиНелинейности геометрического характерапроявляются в тех случаях, когда перемещениясистемы значительно меняют ее жесткость.Программа ANSYS может учесть следующиенелинейные эффекты: большие деформации,большие прогибы, изменение эффективнойжесткости при изгибе и эффективной жесткостипри вращении (рис.
25).Рис. 25Кривая “сила-перемещение” для двухопорнойпологой арки, полученная с помощью нелинейногоанализа при учете больших прогибовКонечные геометрические нелинейностиприводят к появлению локальных зон большихдеформаций по мере нагружения конструкции. Впрограмме нет ограничений на величинуудлинений, сдвигов и углов поворота линейныхэлементов длины в материале. При появлениибольших деформаций предусмотрено изменениеконфигурации конечных элементов такимОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru30Перевод и редактирование Б.Г.
Рубцова, оформление Л.П. Остапенкообразом, чтобы отобразить изменение геометриимодели.Большие прогибы являются результатомизменения общей жесткости системы за счетсмены пространственной ориентации конечныхэлементов с ростом прогибов. При этомдеформации предполагаются малыми, а углыповорота - большими. Наличие больших прогибовучитывается в программе соответствующейкоррекцией положения конечных элементов впространстве по мере деформирования системы.Для балочных и оболочечных элементов впрограмме ANSYS предусмотрен учет большихуглов поворота и вычисление соответствующихкоэффициентовматрицытангенциальнойжесткости.Еще одним средством программы ANSYS,которое используется при проведении анализа сучетомбольшихпрогибов,являетсямоделирование следящих нагрузок, всегданаправленныхпонормаликэлементуконструкции. Для описания таких нагрузокиспользуются конечные элементы, несущиедавление.При наличии больших деформаций ипрогибов неизбежно их влияние на жесткостьсистемы.
Поэтому для получения решения применяющейся жесткости необходима итеративнаясхема, в качестве которой применяется методНьютона-Рафсона. Для статического анализа,когда возможны потеря устойчивости илиперескок системы в новое состояние, пригоденметод корректирующих дуг.Эффективнаяжесткостьнаизгиб(жесткость, зависящая от уровня нагрузки впоперечномкосновномунаправлению)проявляется в увеличении или уменьшениижесткости системы в зависимости от еенапряженного состояния. С физической точкизрения это явление представляет собойвзаимовлияние продольных и поперечныхпрогибов в системе.
Учет этого эффекта уместендля всех конструкций, но наиболее целесообразноего применение для конструкций, недостаточножестких при изгибе. К таким можно отнестимембраны под давлением или турбинные лопаткипри больших скоростях вращения.ВпрограммеANSYSпараметрынапряженного состояния системы используютсядля расчета коэффициентов матрицы жесткости[S], которая добавляется к обычной матрицежесткости[K].Результирующаяматрицажесткости используется для получения новыхзначенийперемещений.Такимобразом,определяющим уравнением для статическогоанализа с учетом эффективной жесткостисистемы является следующее:([K] + [S]){u} = {F}.В этом случае для решения используетсяитеративнаясхема,подобнаятой,чтоприменяется при анализе больших прогибов.
ВпрограммеANSYSимеетсявозможностьпредварительного нагружения конструкции передпроведением анализа таких линейных задач, какПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75модальный анализ, линейный динамический игармонический.Этоделаетсяпутемпредварительного нагружения расчетной модели,которая затем используется для линейногоанализа. Так, например, можно моделироватьвлияние растягивающих напряжений в лопаткахвращающегося диска турбины на величину ихэффективной жесткости или на собственныечастоты лопаток.Для вращающихся тел еще одним важнымнелинейным эффектом является изменениеэффективной жесткости при вращении. В товремя как эффективная жесткость при изгибеозначает изменение исходной жесткости системы(обычно ее увеличение) за счет ростанапряжений,эффективнаяжесткостьпривращении моделирует уменьшение способностисопротивлятьсяроступеремещенийтела(например, турбинной лопатки) в плоскостивращения.
Как правило, эффективные жесткостипри изгибе и вращении следует учитыватьсовместно при анализе вращающихся тел.Эффективнаяжесткостьпривращениимоделируется в программе ANSYS уменьшениемкоэффициентов матрицы [K], относящихся кплоскости вращения, на величину, равнуюпроизведению квадрата угловой скорости ω насоответствующий коэффициент матрицы масс[M] для получения приведенной матрицы K,равнойK = K - ω2M.Нелинейные элементыНелинейные конечные элементы - этотакие элементы, которые обладают собственнымнелинейным поведением, не зависящим отприсутствия в модели других элементов.Нелинейное поведение проявляется обычно врезком изменении жесткости элемента из-заизменения его статуса, состояния (так, например,контактные элементы поверхности меняют своесостояние в зависимости от того, открыт зазорили закрыт).
Нелинейности, присущие конечнымэлементам, обеспечивают такие расчетныевозможности, которые, как правило, недоступныпри учете общих распределенных нелинейностейсистемы. Библиотека конечных элементовпрограммыANSYSвключаетследующиенелинейные элементы:• Элементы контакта общего вида длямоделирования контакта поверхностей,допускающийзначительноепроскальзывание и передачу нагрузкичерез контакт. Между поверхностямиможно задать упругое или сухое кулоновотрение. Этот элемент может бытьзакрытым и скользящим, закрытым инеподвижным или открытым.• Элементы контакта жесткая-податливаяповерхностипредставляютсобойпередовое средство программы ANSYS длямоделирования контакта двумерных итрехмерных поверхностей, в том числе иоболочечных.
Жесткие поверхности могутбытьполученыизразличныхОфис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ruВозможности программы••••••твердотельныхгеометрическихпримитивов в дополнение к таким простымформам, как сферы, конусы и цилиндры.Геометрия этих простых форм описываетсяаналитически.Имеетсявозможностьмоделировать и более сложную геометриюжестких поверхностей с помощью методов,обеспечивающихудобноерешениеконтактных задач.Для широкого круга задач выполняетсяавтоматическоевычислениезначенийштрафной контакной жесткости, которыебудут присвоены по умолчанию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
