Басов К.А. - Ansys в примерах и задачах (1054000), страница 18
Текст из файла (страница 18)
АУБУБ в в ат и звдачак Определение типа элемента, характеристик элемента и материала Особого типа осесимметричного конечного элемента в МКЭ АИЯ г"3 нет. Однако путем подбора опций типа элемента плоский конечный элемент превращается в КЭ, описывающий осесимметричное напряженно-деформируемое состояние. Поэтому выбор требуемого типа элемента выполняется в два этапа: 1. Выбор типа конечного элемента, описывающего плоское напряженное состояние, как зто показано на рис. 7.2 (в данном случае выбирается конечный элемент П порядка). Рис. 7.2. Панель 11Ьгагу о1 Нетеп1 Турез при выборе типа КЭ, пригодного для расчета осесимметричного НДС 2.
Определение для выбранного типа КЭ опции «Осесимметричное напряженно-деформированное состояние», как зто показано на рнс. 7,3. Рис. 7.3, Выбор опции «Осесимметричное НДС» для элемента РЕАНЕ82 Свойства материала определяются обычным, уже описанным вьппе способом, В данном случае для материала требуется задать молуль Юнга, коэффициент Пуассона и плотность. Глава 7. Создание расчетных моделей и расчет на прочность тел вращения Далее для построенной поверхности плоского поперечного сечения диска требуется определить тип материала и тип элемента (см. выше). Сетка конечных элементов также строится аналогично описанному выше.
Приложение нагрузок и закреплений к моАели В данном случае требуется приложить ограничение на осевое перемещение (то есть в направлении оси г') 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 осн Х (то есть по радиусу) в данном случае не обязательно„но при расчете реального диска (нли маховика) точки приложения закреплений и их количество определяются конструктивным исполнением реальной детали нли узла. Закрепления лучше прикладывать в геометрических точках, а не в узлах, поскольку при изменении модели (вызванном, в частности, изменением числа элементов по линиям закрепления) приложенные в узлах закрепления будут удаляться.
Определение скорости вращения диска осуществляется командамн экранного меню Ргергоееиюг -+ Улшйз-Арр)у -+ О(йег -+ Авйв)аг Уе)осйу... После этого на экране возникает панель Арр)у Авйв)аг те)осйу (рис. 7,4). В полях этой панели задаются скорости вращения вокруг осей Х, У и л,. В данном случае следует указшь скорость вращения вокруг оси У в радианах в секунду поскольку именно она является осью вращения. Рис. 7.4. Панель Арр!у Апйи!аг Че!оспу Из командной строки та же самая скорость вращения задается в виде ОМВОА,0, И00,0,0.
Если контурная нагрузка не прикладывается, на этом задание нагрузок и закреплений завершено. КА.Басов. АУЯБ в примерах и задачах В случае если к модели прикладывается распределенная контурная нагрузка, она должна иметь размерность «Сила/длина», то есть в системе единиц СИ— размерность Н/м. 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 внд, как на рис. 7.5 (количество элементов на отдельных линиях зависит, разумеется, от пользователя). Рнс. 7.5. Построенная сетка конечных элементов Далее следует запустить расчет, что выполняется командами экранного меню Яо1в(1оп -+ Бо)те-Свзтевг 1 Б.
После вьшолнения 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.б.
Как представляется, перестроение модели для более точного учета напряжений в зоне концентрации пользователь в состоянии провести самостоятельно. Глава 7. Создание расчетных моделей и расчет на прочность тел враи4енил 5ЕСЧ (ЛЧ0! РО'.4есесьльесь еелсет45 ЛЧКЕЕ=Меч СНХ .557Е-03 5ИН =.407Е+09 5НХ =.9795+09 .4075+09 .4705+09 .5З45+09 .595Е+09 .6615+09 8"™ .725Е+09 ~--'З .7555+09 — .552Е+09 .915Е+09 .9795+09 Рис.
7.6. Распределение эквивалентных напряжений х Рис. 7.7. Геометрическая модель, собранная из нескольких отдельных поверхностей 0 о Рис. 7.8. РеГулярная сетка конечных элементов 77 а.А,Басов, АЖБУБв приме и заоачах Безусловно, сетку конечных элементов можно создавать и по-другому. Для этого следует в геометрическую модель ввести несколько дополнительных линий и построить не одну общую 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 рнс, 7.8, Создание расчетной модели и расчет на прочность балок и оболочек (на примере водонапорной башни) Геометрическая модель, используемая в данной главе, также создается средствами АщоСАО, Модель может состоять исключительно из отрезков прямых и дуг окружностей или включать в себя поверхности (объекты геягсл и йм(у).
В данной главе рассматривается решение задачи расчета конструкции, состояшей 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 и в предыдущих случаях, последовательность действий сводится к следующему: 1.
Создание геометрической модели средствами АигоСАО. 2. Передача построенной геометрической модели в препроцессор МКЭ АХВАЗ. 3. Окончательные работы по формированию геометрической модели, проводимые средствами МКЭ А1МБ т'Я, 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 Аи~оСАР Геометрическая модель бака включает в себя ряд объектов: * типа зсЫ(собственно бак, представляющий из себя совокупность цилиндра и сферических верхней и нижней крышек); ° типа гелгсл (шпангоут бака); ° линии, которые в дальнейшем будут использованы для рамы водонапорной вышки. В ходе построения геометрической модели требуется выполнить следующие действия: 1. Построить цилиндр с центром нижнего диаметра в точке (0,0), ралиусом 1 и высотой 1; КА.Басов. А)чБУБ в а иив ах и задачах 2.
Построить сфе по е фару ц итру, находящемуся на оси цилиндра, и ко второй точке — квалранту верхнего торца цилиндра; 3. Рассечь сферу по плоскости верхнего торца цилиндра и уделить е нижее ниж- 4. Полученные объекты зеркально отразить относительно пло ХУ„ оскости точку (0,0,20); ре полученные твердые тела вверх по оси Е нз точки (0,0 О) в б. Построить и поднять фланец; 7. П остроить линии рамы; при этом использовать в качестве ве хних точ привязки квадранты цилиндра. честве верхних точек Рис, 8.1. Модель водонапорной башни, построенной средствами АШоСАО водонапорнойбашнн, состоящая исключительно нз отрезков прямых н дуг окружностей 80 Необходимо также упомянуть, что каждый подкос рамы состоит из ний, имеющих об коне ит из двух литальная линия, и едставля ая шую чную точку.
Из этой общей точки выходит гори р юшая собой связь между двумя соседними наклонны- торизонми подкосами рамы. Подводящая и отво ая наличии желания дяш трубы для упрощения задачи не моделируются. П и воображения пользователь вполне в состоянии воспроизвес- ри ти эти две трубы самостоятельно. Аналогично описанному выше, созданную средствами СА1) модель мож- но передать в формате 1ОЕЗ или в формате АС18. Однако еле е внлу, что линии можно днако следует иметь в передать лишь в формате 1ОЕЗ. В случае если в препроцессор МКЭ передаются только линии, в препроцессоре потребуется построить поверхности, входящие в состав бака. Построенная модель показана на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
