Мет. указ. расч на кр колебания2 (1051227)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Методические указания по расчету коленчатого вала на крутильные колебания.

При работе двигателя коленчатый вал подвержен влиянию значительных нагрузок, возникающих при работе отдельных цилиндров. Эти нагрузки носят циклический характер и в совокупности подвергают вал крутильным колебаниям. Частота вынуждающих колебаний переменна и зависит от частоты вращения коленчатого вала. Сам вал, как упругая деталь обладает собственными частотами крутильных колебаний, и при совпадении частот вынуждающих колебаний с собственными наступает негативное и нежелательное явление – резонанс крутильных колебаний. Анализ крутильных колебаний может быть осуществлен аналитическим методом – путем приведения реальной системы к эквивалентной через замену реальных участков сплошными абсолютно жесткими дисками, соединенными упругими невесомыми валами, а также путем расчета твердотельной модели коленчатого вала методом конечных элементов. В данном методическом указании приведена методика проведения этого расчета в программе ANSYS 6.1.

В качестве расчетной модели использовалась твердотельная модель коленчатого вала двигателя ВАЗ 21083.

Твердотельная модель может быть создана в программе 3-х мерного моделирования SolidWorks 2001. После создания модели файл необходимо сохранить в формате Parasolid files (*.x_t) версия 11.0 и разместить его в корневом каталоге C, причем имя файла должно быть на английском языке. После SolidWorks можно закрыть.

Далее осуществляется запуск программы ANSYS путем активации мышью в меню «Пуск» строки Interactive, в которой указывается рабочая директория (путь не должен содержать кириллицу), имя рабочего файла, и далее делается запуск – Run.

После запуска программы нужно импортировать файл: выбрать мышью в строке основного меню File строку import, далее строку para… и затем свой файл. (далее выбор мышью команд записывается сокращенно: Fileimportpara…).Затем необходимо перейти из каркасного изображения на поверхностное. Это осуществляется следующим образом: PlotCtrlsStyleSolid Mode Facets…, в открывшемся окне Wireframe нужно сменить на Normal Faceting, затем осуществляется перерисовка: PlotReplot.

Далее необходимо “склеить” компоненты сборки посредством команды Glue рабочего меню (расположено справа в основном окне):

PreprocessorModelingOperateBooleansGlueVolumes В открывшемся окне нажимаем мышью кнопку Pick All и жмем OK.

Для перемещения объектов и изменения масштаба изображения используются кнопки мыши в сочетании с нажатой кнопкой Ctrl: левая – для перемещения обьекта, правая – для поворота, центральная (ролик) – для удаления/приближения объекта.

Следующий этап – задание свойств материала. Материал коленчатого вала – сталь. Свойства стали задаются в окне Define material model behavior, открываемом командами: PreprocessorMaterial PropsMaterial Models. В нем задаются свойства материала: StructuralLinearElasticIsotropic. Для стали устанавливается: EX:=2e11 – модуль Юнга, PRXY:=0.3 – кэффициент Пуассона. В параметре density – плотность - dens:=7800. Если некоторые элементы состоят из разных материалов, то в этом же окне нужно создать новую модель материала в меню окна materialNew model… и назначить новые свойства. Например, чтобы учесть влияние массы вращения – части массы шатуна, необходимо пересчитать плотность шатунной шейки, как бы включив в ее массу массу вращения.

Затем для каждого элемента назначается материал : PreprocessorMeshingMesh AttributesPicked Volumes, далее мышью выбираются на модели те элементы, которые выполнены из одного материала, потом мышью нажимается Apply и в строке Material number устанавливается тип материала, соответствующий этим элементам. Аналогично для других элементов.

Выбор типа анализа. В рабочем меню устанавливается: PreferencesStructural, затем: PreprocessorLoadsAnalysis typeNew AnalysisModal. После выбора типа анализа устанавливается метод решения: PreprocessorLoadsAnalysis typeAnalysis option, в открывшемся окне нужно установить флажок на Block Lanczos. Количество определяемых частот – No. of modes to extract – равно 4 количество сохраняемых форм колебаний – Expand mode shapes – равно 4, остальные параметры оставляются без изменения. OK

Затем в открывшемся окне устанавливается диапазон частот [Гц] : FREQB Start Freq - 100 –нижняя граница возмущающих частот, FREQE End Frequency – 800 – верхняя граница возмущающих частот, затем OK.

Следует отметить, что для уменьшения времени расчета необходимо устанавливать как можно меньший диапазон частот, в котором может находиться частота, предварительно оценив ожидаемые значения собственных частот аналитическим способом, или опираясь на рабочий диапазон частоты вращения вала двигателя.

Затем необходимо закрепить узлы коленчатого вала. Для этого необходимо выполнить дополнительные геометрические построения.

Для удобства работы можно выполнить следующие операции: осуществить переход из объемного изображения в линейное: PlotLines,

Далее нужно выбрать отдельные элементы сборки, для этого делается: SelectEntities, в открывшемся окне задается тип выбираемых элементов - Volumes, затем OK и на чертеже мышью выбираются те объемы, в которых нужно будет создать точки, на которые будут наложены узлы (коренные шейки).

После необходимо выделить выбранные объемы для дальнейшей с ними работы, для этого делается SelectEverything belowSelected volumes, и далее вновь делается перерисовка: PlotLines. На выделенных линиями объемах совершаются дополнительные построения. Для «обозначения» узла, расположенного в середине коренной шейки нужно создать линию, расположенную в середине шейки, и разделенную на две части. Построение начинается с линии, лежащей на торцовой плоскости, для этого нужно выбрать: Preprocessor Modeling Create LinesOverlaid on area, мышью указать на торцовую плоскость и нажать Apply, далее указываются узловые точки на этой плоскости, через которые пройдет линия, и затем - OK. Тем самым создана линия, принадлежащая торцевой плоскости. Такую процедуру необходимо провести на всех коренных шейках. Следующий этап – задание плоскости, образованной получившимся прямоугольником, для этого: Preprocessor Modeling CreateAreasArbitary By lines, далее мышью выбираются на одной шейке все линии, и затем Apply. После задания всех плоскостей нужно разбить построенные линии пополам, для этого выбирается: PreprocessorModelingOperateBooleans DivideLines w/ options и выбираются мышью все линии, которые нужно разделить. В появившемся окне все нужн оставить без изменений, затем OK. Линии разделены. Следующий этап – это построение линии, лежащей на созданной плоскости и проходящей через точки, полученные разбиением созданных линий, т. е. эта линия фактически будет осью симметрии коренной шейки. Точка, лежащая в центре шейки получается путем разбивки осевой линии пополам. Все процедуры для выполнения этих построений аналогичны выше описанным. В итоге получается следующая картинка:

Чтобы отобразить всю сборку, необходимо сделать выделение всей модели, для этого выбирается: SelectEverything…, и затем делается перерисовка модели в линиях: PlotLines. На сборке при этом должны быть видны все выполненные ранее дополнительные построения.

Путем дополнительных построений можно также осуществить разбивку объема коренной шейки на два полуобъема. Это рекомендуется выполнять для того, чтобы уменьшить число конечных элементов при разбивке и тем самым сократить время расчета (см. далее). Это актуально также и в том случае, если расчет выполняется на малоресурсных ЭВМ (объем оперативной памяти меньше 512 Mb). Разбивка осуществляется следующим образом: a) Производится разбиение объема на 2 полуобьема созданной ранее срединной плоскостью: PreprocessorModelingOperateBooleans DivideVolume by Area, далее мышью выбирается коренная шейка, а затем плоскость разделения. б) Производится разбивка плоскости разделения объема на две части ранее созданной осевой линией. Для этого выбирается: PreprocessorModelingOperateBooleans DivideArea by Line, и выбирается мышью плоскость, а затем разделяющая осевая линия. Эта деление плоскости пополам нужно для того, чтобы точка - центр коренной шейки, на которую будут в дальнейшем накладываться ограничения связей, попала на границу какой-либо плоскости, и тем самым вошла в описание каждого из полученных полуобъемов. Это попадание можно проверить, выделив один из двух полученных полуобъемов, выполнив процедуру Select (см. выше), и просмотрев в режиме Lines – осевая линия и центральная точка будут отображены на экране. Например:

Данные геометрические преобразования можно выполнить и на других элементах сборки (например на шатунных шейках).

Следующий шаг – это закрепление раннее полученных точек - центров коренных шеек. В расчете могут учитываться как исключительно крутильные колебания, так и крутильные в сочетании с продольными (распространяющиеся по оси коленчатого вала). В этом случае моделирование будет наиболее приближено к реальности. Для этого необходимо один узел, как правило это ближайший к маховику, сделать неподвижным, т. е. запретить перемещения вдоль осей OX, OY, OZ. Остальные узлы могут перемещаться лишь в плоскости OZ. Для этого выполняется: SolutionDefine loadsApplyStructuralDisplacementOn keypoints, далее выбирается точка, ближайшая к маховику. В появившемся окне устанавливаются ограничения на первый узел, путем выделения мышью строк OX, OY, OZ, в строке VALUE ставится 0, и затем - OK. Аналогичным образом закрепляются четыре оставшихся узла, выбирая только оси OX и OY.

Для разбивки детали на конечные элементы, необходимо предварительно выбрать тип элемента. Для этого выполняется: PreprocessorElement TypeAdd/Edit/DeleteAdd…, в появившемся окне нужно нажать мышью кнопку add…, затем в окне библиотеки типов элементов установить тип среды - Solid и тип конечного элемента - 20node 95. И далее - OK.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы