Конюхов А.В. - Основы анализа констр в ansys (1050661), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Решить задачу статики с соответствующей единичной нагрузкой, при этомнеобходимо учитывать опции расчета предварительно напряженного состояния –PRESTRESS.2. Перейти в решение линейной задачи устойчивости и получить соответствующиекритические нагрузки и формы устойчивости./PREP7/UNITS,SIPI=4*ATAN(1) ! Определим число Пи! Геометрические параметрыL=3R=1H=10! Геометрические параметры сеченияd1=5e-2d2=3e-2d=3e-2!* Задание ключевых точекK,1,0,0,,K,2,0,L,,K,3,0,H,,K,4,2*R,H,,K,5,2*R,L,,K,6,2*R,0,,K,7,R,H,,!* Построение дуги окружностиCIRCLE,7,R ! Построить полный круг с центром в точке 7! Выделение нижнего полукругаLSEL,S,RADIUS, ,RLSEL,R,LOC,Y,H-R,H! Удаление нижнего полукругаLDELE,ALL!* Построение линийLSTR, 1, 2LSTR, 2, 3LSTR, 6, 5LSTR, 5, 4! Выделить всеALLSEL, ALL! Склеить линии для образования единой конструкцииLGLUE, ALL!* Задание свойств материалаUIMP,1,EX, , ,2e11, ! Модуль ЮнгаUIMP,1,NUXY, , ,0.3, ! Коэффициент Пуассона!* Задание типа элементаET,1,BEAM3!* Задание опций элементаKEYOPT,1,6,0KEYOPT,1,9,9KEYOPT,1,10,0!* Задание констант элемента, первое сечение! Номер констант, площадь сечения, момент инерции, высота сеченияR,1, PI*(D1**2-D2**2), PI*(D1**4-D2**4)/64, D1, , , ,!* Задание констант элемента, второе сечениеR,2, PI*D**2/4, PI*D**4/64, D, , , ,!* Задание атрибутов элемента, первое сечениеLSEL,S,LOC,Y,0,L ! Выделение линииLATT,1,1,1 ! Присвоить атрибутыLESIZE, ALL, , ,5,1, ! Число разбиений линии – 10, коэф.
сжатия – 1!* Задание атрибутов элемента, второе сечениеLSEL,S,LOC,Y,L,H+R ! Выделить линиюLATT,1,2,1 ! Присвоить атрибутыLESIZE, ALL, , ,10,1, ! Число разбиений линии – 10, коэф. сжатия – 1ALLSEL,ALL ! Выделить всеLMESH,ALL ! Построить сетку на всех линиях! Закрепление узлов! Выделить узел с координатами (0, 0)NSEL,S,LOC,X,0NSEL,R,LOC,Y,0! Закрепить узел – степени свободы UX,UYD,ALL, , , , , ,UX,UY! Выделить узел с координатами (2*R, 0)NSEL,S,LOC,X,2*RNSEL,R,LOC,Y,0! Закрепить узел – степени свободы UX,UYD,ALL, , , , , ,UX,UY! Выделить узел с координатами (R, H+R)NSEL,S,LOC,X,RNSEL,R,LOC,Y,H+R! Приложить единичную нагрузкуF,ALL,FY,-1,ALLSEL, ALLFINISH ! Выход из препроцессора/SOLU ! Вход в процессор решенияPSTRES,ON ! Установить вычисление напряженного состоянияSOLVE ! Запуск на решениеFINISH ! Выход из процессора/SOLU ! Вход в процессор решенияANTYPE,1 ! Установить опции решения –! анализ на устойчивость в линейной постановке!* Определение метода решения и количества собственных форм,! подлежащих определениюBUCOPT,SUBSP,4,0,4 ! Определить 4 формыMXPAND,4,0,0,0,0.001,SOLVE ! РешениеFINISH ! Выход из процессора решения/POST1 ! Вход в постпроцессорSET,FIRST ! Прочитать первый ряд расчетных значенийPLDISP,1 ! Вывести деформированную форму графически! Просмотреть следующую деформированную формуSET,NEXTPLDISP,1На данном этапе можно просмотреть значения критических сил.
Для этого: MainMenu > General Postproc > Results Summary. В файле будут упорядоченные значениякритических сил.*****SET1234INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILETIME/FREQ347.262797.03599.79293.8LOAD STEP1111SUBSTEP1234*****CUMULATIVE1234Задание.Усилить конструкцию так, чтобы конструкция выдерживала двойную нагрузку, т.е.чтобы критическая нагрузка была бы 347.26*2.4.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ ПРОСТЕЙШЕЙМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.Определить собственную частоту системы пружина-масса.
В данной задачеизучается принцип прямого конечно-элементного моделирования и спецификациярешения для определения собственных частот.lcmМасса груза 10 кг, жесткость пружины 10 Н/м, длина 1 м.Для моделирования данной системы применяется элемент пружины COMBIN14и элемент точечной массы MASS21./PREP7!*C=10M=10L=1ET,1,COMBIN14 ! Задание элемента пружины!*KEYOPT,1,2,0 ! Опции пружины – модель продольной деформацииKEYOPT,1,3,2 ! Опции пружины – 2-х мерная пружина!*R,1,C, , , ! Коэффициент жесткости!* Задание геометрических положений узловN,1,,,,,,,N,2,,L,,,,,E,1,2 ! Провести элемент через два узла!*ET,2,MASS21 ! Задание элемента массы!*KEYOPT,2,2,0 ! Опции – свойства задаются в глобальной системе координатKEYOPT,2,3,4 ! Опции – масса точечная!*R,2,M, ! Масса!* Далее необходимо задать программе тип элемента и константы,!* которые будут действовать при задании элементаTYPE, 2REAL, 2!* Задать элемент в узле 1E, 1!* Опции нумерации элементов/PNUM,ELEM,1/REPLOTEPLOTFINISH/SOLU! Закрепление узловD,2, , , , , ,ALL, , , , ,D,1, , , , , ,UX, , , , ,!* Задание типа анализа – модальный анализANTYPE,2!*MODOPT,SUBSP,1 ! Задание метода решенияEQSLV ,FRONT ! Определения типа решателяMXPAND,1, , ,0 ! Число определяемых частот!*SUBOPT,8,4,6,0,0,ALL ! Опции для метода решения!*OUTPR,BASIC,LAST, ! Управление выводом данных!*OUTRES,ALL,LAST, ! Управление записью данных в файл базы данныхSOLVEFINISHДля просмотра значений собственной частоты необходимо выполнить: Main Menu > GeneralPostproc > Results Summary.
Получим значение 0,15915.Изучим возможности временного постпроцессора POST26, представления данных в видемассивов и вывода данных в файл. Файл с нижеследующим содержанием необходимовыполнять только в командном режиме./POST26 ! Вход во временной постпроцессор! Получить значение первой собственной частоты и! присвоить ее значение переменной FREQ*GET,FREQ,MODE,1,FREQ! Создать массив для строковой переменной LABEL размерностью 1*2*DIM,LABEL,CHAR,1,2! Создать массив для действительной переменной VALUE размерностью 1*3*DIM,VALUE,,1,3! Присвоение значений переменнойLABEL(1,1) = ' F,'LABEL(1,2) = ' (Hz) '! Вычислить теоретическое значение собственной частотыFreqTh=SQRT(C/M)/(8*ATAN(1))! Заполнить массив данными*VFILL,VALUE(1,1),DATA, FreqTh*VFILL,VALUE(1,2),DATA, FREQ*VFILL,VALUE(1,3),DATA, (FreqTh-FREQ)*100/FREQ! Задать файл MODE.txt, в который напечатаны значения/OUT, MODE,txt! Следующие значения будут содержать комментарии в файле/COM/COM,_________________________ RESULTS ___________________________/COM,/COM,| THEORY| ANSYS| Eps (%)/COM,! *VWRITE – это оператор печати в файл, следующая за ним строка! содержит формат вывода данных.
Синтаксис форматного вывода аналогичен! оператору FORMAT в FORTRAN*VWRITE,LABEL(1,1),LABEL(1,2),VALUE(1,1),VALUE(1,2),VALUE(1,3)(1X,A8,A8,' ',F18.14,' ',F18.14,' ',F5.3)/COM,_____________________________________________________________/OUTFINISHРезультат выполнения программы будет в файле MODE,txt в следующем виде:____________________________ RESULTS ___________________________| THEORY| ANSYS| Eps (%)F, (Hz)0.15915494309190 0.15915494309190 0.000____________________________________________________________________Замечание.В ANSYS выдается значение не круговой частоты ω, а обычной частоты ν =данной задачи следует, что ω =1c= 0,15915 .=1, ν =2πmω2π. Из решенияl1c1l2Задание.Определить частоты колебаний системы с двумя степенями свободы.c2m1m24.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ ПЛОСКОЙ РАМЫ.Дана плоская рамная конструкция.
Найти собственные формы и собственныечастоты конструкции.daPbcРама сделана из стали, поперечное сечение – круг диаметром 2 см.Геометрические параметры: а = 1 м, b = 1.5 м, с = 0.5 м. Приложенная сила Р = 1000 Н./PREP7/UNITS,SIPI=4*ATAN(1) ! Определим число Пи! Геометрические параметры рамыa=1b=1.5c=0.5! Диаметр сеченияd=1e-2! СилаP=1000! ********!* Построение точекK,1,0,0,,K,2,a,0,,K,3,a+b,0,,K,4,a+b,-c,,!* Построение линийLSTR, 1, 2LSTR, 2, 3LSTR, 3, 4ALLSEL, ALL!* Задаем тип элементаET,1,BEAM3! Задание опций элементаKEYOPT,1,6,0KEYOPT,1,9,9KEYOPT,1,10,0! Задание констант элементаR,1, PI*D**2/4, PI*D**4/64,D, , , ,! Свойства материалаUIMP,1,EX, , ,2e11, ! Модуль ЮнгаUIMP,1,DENS, , ,7800, ! Плотность материалаUIMP,1,NUXY, , ,0.3, ! Коэффициент Пуассона!* Построение сеткиLESIZE, ALL, , , 10, 1, ! Задание числа разбиенийLMESH,ALL ! Построение сетки!* Задаем условия закрепления узловNSEL,S,LOC,X,0NSEL,R,LOC,Y,0D,ALL, , , , , , ,UX, UY!NSEL,S,LOC,X,ANSEL,R,LOC,Y,0D,ALL, , , , , , ,UY!NSEL,S,LOC,X,A+BNSEL,R,LOC,Y,-CD,ALL, , , , , ,UX,UY!* Задание силыNSEL,S,LOC,X,A+BNSEL,R,LOC,Y,0F,ALL,FX,-P,!ALLSEL, ALL!/SOLU!* Анализ на собственные частотыANTYPE,2!*MODOPT,SUBSP,4 ! Спецификация метода решения и количества частотEQSLV,FRONT ! Тип решателяMXPAND,4, , ,0 ! Записывать решения 4 собственных форм!*SOLVEFINISHРезультаты постпроцессорной обработки.Лист со значениями собственных частот доступен через следующее меню:Main Menu > General Postproc > Results Summary.***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SETTIME/FREQLOAD STEPSUBSTEP CUMULATIVE123413.65025.60744.71879.535111112341234Первая форма колебаний./POST1SET,FIRSTPLDISP,1Следующая форма колебаний.SET,NEXTPLDISP,1Форму колебаний можно анимировать.
Utility Menu > PlotCtrls > Animate >Mode Shape. OK. Далее последует операция создания видео файла формата .avi,который можно просматривать стандартными средствами Windows.4.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ОТКЛИКА ПРИ ВНЕЗАПНОМПРИЛОЖЕНИИ НАГРУЗКИ НА ПЛОСКУЮ РАМУ.Плоскую рамную конструкцию рассмотрим из предыдущего примера. Системапокоится и в начальный момент прикладывается сила P. Найти динамическую реакциюна внезапное приложение нагрузки.Данные предыдущего анализа на собственные частоты используются длядинамического анализа для определения характерного времени динамической реакции.Поскольку в ANSYS реализована устойчивая схема интегрирования Ньюмарка, то дляопределения характерного времени можно взять время, равное собственному периоду,например, в данном примере 1/13.650 = 0.07326.Блок создания геометрии будет точно такой же, как и в предыдущем примере./PREP7/UNITS,SIPI=4*ATAN(1) ! Определим число Пи! Геометрические параметры рамыa=1b=1.5c=0.5! Диаметр сеченияd=1e-2! СилаP=1000! Параметры времениT=0.07326! ********!* Построение точекK,1,0,0,,K,2,a,0,,K,3,a+b,0,,K,4,a+b,-c,,!* Построение линийLSTR, 1, 2LSTR, 2, 3LSTR, 3, 4ALLSEL, ALL!* Задаем тип элементаET,1,BEAM3! Задание опций элементаKEYOPT,1,6,0KEYOPT,1,9,9KEYOPT,1,10,0! Задание констант элементаR,1, PI*D**2/4, PI*D**4/64,D, , , ,! Свойства материалаUIMP,1,EX, , ,2e11, ! Модуль ЮнгаUIMP,1,DENS, , ,7800, ! Плотность материалаUIMP,1,NUXY, , ,0.3, ! Коэффициент Пуассона!* Построение сеткиLESIZE, ALL, , , 10, 1, ! Задание числа разбиенийLMESH,ALL ! Построение сетки!* Задаем условия закрепления узловNSEL,S,LOC,X,0NSEL,R,LOC,Y,0D,ALL, , , , , , ,UX, UY!NSEL,S,LOC,X,ANSEL,R,LOC,Y,0D,ALL, , , , , , ,UY!NSEL,S,LOC,X,A+BNSEL,R,LOC,Y,-CD,ALL, , , , , ,UX,UY!* Задание силыNSEL,S,LOC,X,A+BNSEL,R,LOC,Y,0F,ALL,FX,-P,!ALLSEL, ALL! Блок решения для динамической задачи/SOLU ! Вход в процессор решенияANTYPE,4 ! Спецификация решения – нестационарный анализ!* Печатать в файл данные анализа каждый шагOUTPR,BASIC,ALL,!* Печатать в файл основные величины анализаOUTRES,ALL,ALL,TIME, T ! Конечное время интегрированияAUTOTS,0 ! Автоматический выбор шага интегрирования выключен! Шаг интегрирования задаем самостоятельно T/100DELTIM,T/100, , ,1KBC,1 ! Нагрузка от шага к шагу прикладывается ступенчато! Задание начальных условийIC,ALL,ALL,0,0,! ко всем узлам (ALL), на все степени свободы (ALL) –! начальные перемещения u0 = 0,! начальная скорость v0 = 0SOLVE ! Запуск на решениеFINISHДля анализа результатов можно использовать как постпроцессор POST1, так и POST26.Постпроцессор POST26 позволяет строить графики вида u = u (t).