conn_rod (1050980)
Текст из файла
Рехтер Александр Дантонович, ТОО “Альбион”, тел.(0852) 27-45-51E-mail rad@ymz.yaroslavl.ruОптимизация упрощенной конструкции шатуна с помощью ANSYS 5.41. ЦЕЛЬ РАСЧЕТА.Подбороптимальногосоотношенияразмеровупрощенной модели шатуна, обеспечивающих снижениеэквивалентных напряжений при минимальном весеконструкции.2. ОПИСАНИЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ МОДЕЛИ(КЭМ).Вследствие симметрии рассматривается толькополовина конструкции. С точки зрения геометрии модельвключает нижнюю и верхнюю головку в виде полуколец,соединенных ребром толщиной T3 и стенкой толщинойT4. Кроме параметров толщин T3 и T4 модель шатуна (см.рис.1) включает еще 6 конструкторских параметров (DS1,DS2, AL11, DAL1, AL21, DAL2), которые в процессеоптимизации варьируются в пределах заданныхограничений.Моделируется нагружение от действия на шатунгазовой силы. Для упрощения принимается, что нанижнюю и верхнюю головку действует равномерноедавление в пределах дуги 60°.
Давления подобраны такчтобы суммарная нагрузка, действующая на верхнююголовку, была равна суммарной силе, действующей нанижнюю головку. Закрепление узлов в направлении оси Xобеспечивает условие симметрии. Один из узловзакрепляется в направлении оси Y для компенсациинебольшой разницы в суммарных нагрузках, действующихна нижнюю и верхнюю головку.КЭМ рассчитывает плоско-напряженное состояниемодели шатуна. Она состоит из 280 элементов типаPLANE42.
Использовалась регулярная схема разбиения.Материал модели сталь с коэффициентом Юнга 20 000кг/кв.мм и коэффициентом Пуассона – 0,28. Ниже всеразмеры определены в мм. Давление в кг/кв.мм.3. ОПИСАНИЕ МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ.Основным вопросом оптимизации является ориентацияребра жесткости и толщина перемычки между ребрами Невсе методы оптимизации дают одинаково хорошиерезультаты.
В данном случае наилучшие результаты дал метод первого порядка FIRST. В тексте пакетногофайла заданы ограничения на параметры конструкции и переменную состояния. В качестве переменнойсостояния использовалось эквивалентное напряжение, соответствующее критерию Мизеса. Минимизируемойобъектной переменной являлся вес конструкции. Расчет проводился с помощью Ansys 5.4/ED.Представительство CAD FEM GmbH в СНГ: 107497 Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703Тел.: (095) 468-8175Тел.\факс: (095) 913-2300e-mail: cadfem@online.ruhttp://www.cadfem.ru1Рехтер Александр Дантонович, ТОО “Альбион”, тел.(0852) 27-45-511.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.4.
ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ.Подготовка моделиЗаголовок задачи.Инициализация параметров для построениягеометрии модели.Выбор типа расчета.Выбор типа и параметров элементов.Определение свойств материала.Задание констант.Построение верхней головки шатуна.Построение нижней головки.Построение ребра.Формирование областей.Определение параметров разбиения.Разбиение модели.Закрепление узлов.Приложение давления к нижней головке.Приложение давления к верхней головкеРасчет16.
Решение модели с заданными граничнымиусловиями.Постпроцессор17. Определение суммарного объема модели;18. Определение максимального эквивалентногонапряжения.Оптимизация модели19. Задание геометрических параметров.20. Задание переменной состояния.21. Задание целевой функции.22. Задание метода оптимизации.23. Назначение рабочего файла.24. Запуск процесса оптимизации.25. Анализ полученных результатов.Далее в тексте кнопки, клавиши, пункты меню ивыбираемые строки в списках Ansys показаныжирным шрифтом, вводимые с клавиатурывеличины даны курсивом.3.4.5.6.5.
ПРОТОКОЛ РЕШЕНИЯ.Подготовка модели.Заголовок задачи. U_M: File ⇒ Change Title1.1. Наберитезаголовок«Pistonrodoptimization.»1.2. ОК2. Инициализация параметров для построениягеометрии модели.U_M: Parameters ⇒ Scalar Parameters2.1. В появившемся окне ввести имена изначения переменных (после набора однойпеременной – Enter).DS1=10DS2=10T3=30T4=7AL11=235DAL1=101.7.E-mail rad@ymz.yaroslavl.ruAL21=105DAL2=10Для упрощения последующей записи далеевводятся соотношения.AL12=AL11+DAL1AL22=AL21+DAL22.2 CloseВыбор типа расчета: M_M: Preprocessor ⇒Loads ⇒ New Analysis. Включаем кнопкуStatic и затем OK.Выбор типа и параметров элементов:M_M: Preprocessor ⇒ Element Type ⇒Add/Edit/Delete.4.1. Add (добавить новый тип элемента)4.2. Выберите Quad 4 node 42 (PLANE 42)4.3.
OK4.4. Options (параметры элемента)4.5. В списке K3 смените тип анализа с PlanestressнаPlanestressw/thk(плосконапряженное состояние с учетомтолщины элемента)4.6. OK4.7. Нажмите Close в предыдущем окне.Определение свойств материала:M_M: Preprocessor ⇒ Material Props ⇒Isotropic.5.1. Ввести номер набора свойств материала 1и нажмите OK5.2. Задайте модуль Юнга в поле EX 20 0005.3. Задать коэффициент Пуассона в полеNUXY 0.28. Нажмите OKЗадание констант:M_M: Preprocessor ⇒ Real Constant ⇒Add/Edit/Delete.6.1.
Add (добавить набор констант)6.2. OK (в окне выбора типа элемента).Выберите PLANE 426.3. Вводим номер набора свойств 1 итолщину элементов 30 для данного набора6.4. Apply6.5. Соответственно вводим номер набора 2 итолщину 306.6 Apply6.7 Вводим номер набора 3 и толщину T36.8 Apply6.9 Вводим номер набора 4 и толщину T46.10 OK6.11 CloseПостроение верхней головки шатуна:7.1. Создание точки в центре головки: M_M:Preprocessor ⇒ Create ⇒ Keypoints ⇒ InActive CS7.2. Ввести в поле NPT номер точки 1, в полеX, Y, Z координаты 0,0,0.7.3.
OK7.4.Перейти к цилиндрической системекоординат с центром в точке 0,0,0:Представительство CAD FEM GmbH в СНГ: 107497 Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703Тел.: (095) 468-8175Тел.\факс: (095) 913-2300e-mail: cadfem@online.ruhttp://www.cadfem.ru2Рехтер Александр Дантонович, ТОО “Альбион”, тел.(0852) 27-45-51E-mail rad@ymz.yaroslavl.ruПерваякоордината – радиус точки, втораяU_M: Work Plane ⇒ Change Active CS to ⇒–угол.После каждого ввода нажмитеGlobal CylindricalApply, после последнего ОК.7.5 Ввод координат опорных точек: M_M:100,0;ApplyPreprocessor ⇒ Create ⇒ Keypoints ⇒ In1145,90;ApplyActive CS.Последовательно ввести в1245,180;Applyдиалоговом окне номер точки и ее1345,270;Applyкоординаты в текущей цилиндрической1445+DS2,90;Applyсистеме координат.
Первая координата –1545+DS2,AL21;Applyрадиус точки, вторая – угол. После1645+DS2,AL22;Applyкаждого ввода нажмите Apply, после1745+DS2,180;Applyпоследнего ОК.1845+DS2,270.OK225,90;Apply8.4 Формирование дуг: M_M: Preprocessor ⇒325,180;Apply425,270;ApplyCreate ⇒ Arcs ⇒ By End KPs & RadУкажите курсором конечные точки дуги и525+DS1,90;Applyнажмите OK, затем точку центра дуги и625+DS1,180;ApplyОК, в последнем окне ввести радиус дуги и725+DS1,AL11;ApplyApply. Последовательно для каждой дуги825+DS1,AL12;Applyукажите:925+DS1,270.OK11,12 (кон. т.) 10 (т. ц.) 45 (рад.) Apply7.6 Формирование дуг: M_M: Preprocessor ⇒12,131045ApplyCreate ⇒ Arcs ⇒ By End KPs & Rad14,151045+DS2ApplyУкажите курсором конечные точки дуги и15,161045+DS2 Applyнажмите OK, затем точку центра дуги и16,171045+DS2 ApplyОК, в последнем окне ввести радиус дуги и17,181045+DS2 OKApply.
Последовательно для каждой дуги8.5 Формирование прямых линий: M_M:укажите:Preprocessor ⇒ Create ⇒ Lines ⇒Straight3,2 (кон. т.)1 (т. центра) 25 (радиус)Line. Последовательно для каждой линии3,4125укажите курсором начальную и конечную6,5125+DS1точки.6,7125+DS111 (нач. т.),14 (кон.
т.)7,8125+DS113,18OK8,9125+DS19. Построение ребра:OK7.7 Формирование прямых линий: M_M:M_M: Preprocessor ⇒ Create ⇒ Lines ⇒Straight Line. Последовательно для каждойPreprocessor ⇒ Create ⇒ Lines ⇒Straightлинии укажите курсором начальную иLine. Последовательно для каждой линииконечную точки.укажите курсором начальную и конечную7 (нач. т.),16 (кон. т.)точки.8,152 (нач. т.),5 (кон. т.)9,14OK4,9OK10.
Формирование областей:8. Построение нижней головки шатуна:8.1 Перейти к новой цилиндрической системеM_M: Preprocessor ⇒ Create ⇒ Arbitrary ⇒By Lines. Последовательно укажите курсоромкоординат с началом в центре нижнейдля каждой области образующие ее линии.головки: U_M: Work Plane ⇒ LocalL1, L2, L8, L6, L5, L4, L3, L7ApplyCoordinate Systems ⇒ Create Local CS. ⇒L9, L10, L16, L14, L13, L12, L11, L15 ApplyAt Specified Loc. В окне ANSYS InputL5, L17, L12, L18Applyввести координаты начала новой системы вL11, L18, L6, L19OK.глобальной системе 0,-250,0.
OK. В11.Определениепараметровразбиения.следующем диалоговом окне ввести в полеM_M: Preprocessor ⇒ Size Cntrls ⇒ PickedKCN (номер системы) - 11, а в поле KCSLines. Последовательно указывайте на экране(тип системы) выбрать Cylindrical. OK.по одной линии и затем OK. В следующем8.2. Устанавливаем новую систему координатдиалоговом окне задайте параметры NDIVтекущей: U_M: Work Plane ⇒ Change(число делений) и SPACE (сгущение). ЗнакActive CS to ⇒ Specified Coord Sys.
Вминус для SPACE указывает на сгущение кполе KCN вводим 11. OK.концу линии, плюс – к началу.8.3. Ввод координат опорных точек: M_M:L5 NDIV = 3SPACE = 1ApplyPreprocessor ⇒ Create ⇒ Keypoints ⇒ InL6 NDIV = 3SPACE = 1ApplyActive CS. Последовательно ввести вдиалоговом окне номер точки и еекоординаты в текущей цилиндрическойсистеме координат.Представительство CAD FEM GmbH в СНГ: 107497 Москва, Щелковское шоссе, 77, офис 1703http://www.cadfem.ruТел.: (095) 468-8175Тел.\факс: (095) 913-2300e-mail: cadfem@online.ru3Рехтер Александр Дантонович, ТОО “Альбион”, тел.(0852) 27-45-51L15 NDIV = 4SPACE = 1ApplyL8 NDIV = 4SPACE = 1ApplyL18 NDIV = 12SPACE = 1ApplyL4 NDIV = 8,SPACE = -2ApplyL3 NDIV = 8,SPACE = 2ApplyL13 NDIV = 12,SPACE = 2ApplyL14 NDIV = 12,SPACE = 2ApplyL9 NDIV = 18,SPACE = 2ApplyL10 NDIV = 12,SPACE = 2OK12. Разбиение модели.12.1 Для генерации регулярной элементнойсетки разбиваемые области должнывключать не более 4 линий.
Поскольку (см.п. 10) первая и вторая область включалиболее 4 линий необходимо провести ихслияние(конкатенацию).M_M:Preprocessor ⇒ Concatenate ⇒ Lines.Последовательноукажитекурсоромобъединяемыелинииинажимайтеклавишу Apply, для последней линии ОК.L3, L4, L5, L6ApplyL1, L2ApplyL11, L12, L13, L14ApplyL9, L10OK.12.2. Задание признака регулярного разбиения.M_M: Preprocessor ⇒ Mesher OptВдиалоговомокневключитепереключатель Mapped и нажмите OK.
Вследующем диалоговом окне выберите изсписка2DShapeстрокуQuad(четырехугольный элемент) и нажмитеOK.12.3. Задание набора констант для первойобласти.M_M: Preprocessor ⇒ Create ⇒ Elements⇒ Elem AtributesВ диалоговом окне из списка REALвыберите 1 и нажмите OK.12.4. Разбиение первой области.M_M: Preprocessor ⇒ Mesh ⇒ Mapped ⇒3 or 4 sided. Затем укажите курсоромпервую область и нажмите OK.12.5. Задание набора констант для второйобласти.Aналогично п.12.3 с указаниемпараметра REAL = 2.12.6. Разбиение второй области.Аналогично п.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
