7 лр. (1095728), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Коэффициент усталостной чувствительности (Райдие зетЖтту) Показывает влияние уровня нагрузки на показатели долговечности. Например, пользователь может определить долговечность при 150 ','о-ном нагружении. Матрицы повреждаемости и матрицы ЯагпЯоы (Ватаге таизх, Каифон тапзх) Эти результаты доступны только для расчетов с переменной амплитудой напряжений. В матрице поврежденности ось У соответствует числу циклов нагружения для данного уровня переменных и средних напряжений. Этот ре- зультат дает представление о составе истории нагружения. Матрица Кагп~1ои показывает количество "закрытых" гистерезисных циклов в прикладываемой к детали истории нагрузки. При несимметрич- ном цикле нагружения достаточно сложно определить количество циклов, и без этой диаграммы сложно понять, сколько раз деталь нагрузили — разгрузили так, что это можно было считать циклом нагружения.
Гистерезис (Нуз1егезЫ) При проведении упругого расчета принимаются допущения линейного роста деформаций от нагрузок, хотя в реальности это не так. Поведение конструкции в ответ на изменение нагрузок может быть нелинейно. Однако затраты времени на проведение нелинейного и линейного расчетов существенно отличаются не в пользу первых. Поэтому программно вводится поправка Нейбера для учета пластической составляющей деформации.
График гистерезиса показывает изменение локальной упругопластической составляющей деформации для выбранного объекта. б8 % а) в) б) Рис. 7.4. Шатун тракторного дизеля: а — модель шатуна; б — КЭМ шатуна; в — ГУ шатуна В качестве ограничений выступают ° нагрузка (1тег~ — ПКМ вЂ” Вой 1.оаэи на цилиндрической части нижней шатунной головки, равная 1'=10 Н в направлении оси шатуна, к верхней головке; ° фиксация (1тег~ — ПКМ вЂ” Пхенц Биррой) поршневой головки ша- туна; ° ограничение перемещений на цилиндрических поверхностях отверстий под болты (1теП вЂ” ПКМ вЂ” Суйпс1пеа1 Биррой.
б9 Практическая часть Проведем расчет долговечности шатуна тракторного дизеля. Создаем новый проект со структурным расчетом, в котором проведем расчет напряжений для условий эксплуатации шатуна. Модель, КЭМ и ГУ шатуна представлены на рис. 7.4 соответственно. .-. Ма!епа!з "! Еаг!дое Бггпзрг!з Еасгв (К!)1 1, '-': !.оагугпр ' Туре гуо!у Веуегзег! В 'ргф~ Бо!псюп Е85) ..'„11 Бгзгагоп 1п!огвароп ;;:69 тога! реуогвагюп з!!!Ту ЕпззаЬге Багезз = .ЙМФййй ',АТ соввепг БсаЬ Еасгог 1575 Н!ОсмегЮП ' О!ар!ау иве 1! Бпг! Тее -~врзопз ,Ага!уз!а Туре ! 51гезз !о1!е ! М сап Бьем Т!зеву ! Мосе ! Бггезз йвропепг 1Еоигга!епг Е/оп Мпез! З1Е'еОпкз ! Ораз У!аве ~ сус!ез ИЙЙИ1ЩЩ~ 1.
суаез Рнс. 7.5. Настройки расчета долговечности шатуна После этого настроим результаты для вывода: 1. Выполним команду ГаЯие Тоо1 — ПКМ вЂ” Л11е, которая отобразит распределение долговечности для модели. 2. Выполним команду га11дие Тоо1 — ПКМ вЂ” оа~е1у Рси1ог, при этом установим порог для безопасной зоны циклов, равный 10" циклов. Эта команда позволит отобразить фактор безопасности для модели.
3. Выполним команду Ранние Тоо1 — ПКМ вЂ” ВТах1а111у 1пе1гса11оп, которая установит, какие части модели находятся в НДС, близкому к одно- осному, а какие — нет. 4. Выполним команду Га118тте Тоо1 — ПКМ вЂ” Га1гдие оет11М1У для вывода графика изменения долговечности от уровня нагрузки. Установим минимальную вариацию нагрузки на уровне 80 % (то есть 8 кН), а максимальную — 120 % (12 кН). Окно модели после выполнения этих команд будет выглядеть подобно рис. 7.6. Эпюра распределения фактора безопасности приведена на рис. 7.7, а, эпюра Ранние оет1Пту11у приведена на рис. 7.7, б. 70 В окно результатов расчета добавляем стандартные эпюры эквивалентных напряжений и суммарных деформаций. Для добавления инструмента оценки долговечности выполняем команду Яо1ие1ои — ПКМ вЂ” 1теет— ЕаЯие — Еа11дие Тоо1 (рис.
7.5). Для создания переменного цикла нагружения установим значение тип нагрузки — Р'иПу ЯетеюеЫ. В строке тип анализа указываем значение многоциклового нагружения БМ-1т1опе. В качестве величины, определяющей НДС, установим Юеи Сотропеп| = ЕЕ1игиа1еп1 (юл Миея). Масштабный фактор приравняем к величине — 0,8, поскольку будем считать, что образец выполнен методом литья. Проанализировав результаты, дела- Рис. 7.6. Окно настройки задачи ЗяН~у а) б) Рис.
7.7. Результаты расчета: а — эпюра фактора безопасности модели; б — график чувствительности модели (долговечности) к изменению нагрузки Расчет шатуна прн нерегулярной нагрузке Рассмотрим нагружение шатуна силой, не постоянной во времени. Величина нагрузки будет изменяться по выбранной истории нагружения. Расчет выполняем в следующей последовательности: 1. Проведем статический анализ при воздействии нагрузки 10 кН. 2. Настроим результаты вывода показателей долговечности, используя команду Райские Тоо1. 3.
Определим историю нагружения, выполнив команду Яо1иг1ол— ПКМ вЂ” 1тег1 — ГаЯие — ГаЯие Тоо1, установив значение в строке Еоайпд Туре — НЬ1огу 1)а~а. Выберем существующую историю нагружения ЯАЕВгаИе1Ни1огу из папки Атум К'ог1гбепсй и установим фактор масштабирования нагрузки, равный 0,02. 71 ем выводы: конструкция шатуна в части крепления шатунных болтов не удовлетворяет требованиям долговечности, по- скольку разрушение там наступит уже че- рез 3600 циклов при нагрузке в 8 кН и че- рез 1600 циклов при нагрузке 12 кН.
е-,',ф $,, ЯЩ Бои~оп 1п1огвааоп 49 То~а! Ое1огваооп -„аар Еооьа!еп~ Ига Я Я Рабцие Тоо! К Соввен -,МЬ Ме „,4ф Оаваое „49 в~ах~аяу 1пдсагоп - - „,ф еааузе зеп56м1у 4. Выполним команду Еа1гдие Тоо1 — ПКМ вЂ” Яатфоы для вывода матрицы поврежденности конструкции после проведения расчета. 5. Установим использование зависимости Гудмана для определения приведенной амплитуды цикла (одновременно в графическом окне отображается модель Гудмана). В качестве расчетной величины выбираем Яа"еы Сотропеп1 — Ернии а1еп1 (гоп Миев), по величине которой впоследствии будет оценена долговечность конструкции.
б. Запускаем выполнение расчета. 7. Проводим анализ матрицы поврежденности (в настройках вывода графика установим СЬаг1 171еи21пд 51у1е — ТЬгее Р1тепиопа1. На рис. 7.8, а и б приведена расчетная матица Аа1пЯои и матрица поврежденности. 67,67 7в.за вв,оо 6626 62,2а 66,66 Зв,зо 26,за 772О 6,76 ,Оа 2,66 22\ Ж зов я ОЗ Ф а,в, я а,вв .зз Оа 766 ф' за а) 267 ос б) Рис. 7.8. Результаты расчета: а — матрица й.а1пйои; б — матрица поврежденности Отметим, что при настройке истории нагружения один файл истории нагружения может соответствовать различным временным интервалам. Например, история нагружения может охватывать день, месяц или год.
Это необходимо учитывать при расчете долговечности. Задать величины измерения единицы долговечности можно в окне «Ре1а1Ь о1 Еа11дие Тоо1» — И~е 1.1п115, выбрав требуемое значение. 8. Используя команду ЕаЯие Тоо1 — ПКМ вЂ” ЕаЯие 8епя1М1у, добавим график изменения величины долговечности от вариации истории нагружения (рис. 7.9).
72 3..3 25е+3 Ъ 2,е+3 о Л о Б 61 еа 13е.3 'о ООО О25 О.О 1.оад1оц Н!31о~у Рис. 7.9. График влияния величины нагружения на величину долговечности 9. Продублируем выполненный расчет, изменив метод определения приведенной амплитуды цикла. На этот раз откажемся от использования метода Гудмана в списке методов и установим значение Жопе. 10. Сравним результаты расчетов. Вопросы для самопроверки и практические задания 1. Какие виды циклического нагружения можно задавать в Ал.Оую КогИ)епсИ 2.
В чем состоит отличие малоцикловой усталости от многоцикловой? 3. Объясните различия между симметричным, асимметричным и отнулевым циклами нагружения? 4. Как определяются амплитуда нагружения, средние напряжения цикла и коэффициент асимметрии цикла? 73 5. Каким образом провести расчет эквивалентных напряжений фон Мизеса, используя компоненты тензора напряжений и главные напряжения? 6. В каких целях используют кривую 5У? 7. Какой физический смысл несет эпюра г.1~е? 8.
Какой физический смысл несет эпюра Латаде? 9. В чем состоит физический смысл эпюры Яа~егу Гас~ог? 10. Какой физический смысл несет эпюра В1ах~айу1пйсабо~г? 11. Опишите назначение эпюры Еа~гдие яепяйпгу. 12. Какой физический смысл несет матрица КатЯогг? 13. Опишите назначение матрицы Вагггаде. 14. Провести расчет долговечности детали КШМ на выбор. Проана- лизировать полученные данные, используя при этом различные методы для получения приведенных амплитуд цикла. Подготовить отчет по проделанной работе.
Лабораторная работа Мо 8 ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ ШАТУННО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ С УЧЕТОМ НЕСКОЛЬКИХ ФАКТОРОВ НАГРУЖЕНИЯ Теоретическая часть Высокий уровень форсирования современных дизелей значительно повышает тепловые и механические нагрузки, действующие на поршневую группу и кривошипно-шатунный механизм. При создании современных конкурентоспособных двигателей перед конструкторами стоит ряд трудно- совместимых задач: ° повышение прочностных показателей деталей поршневой группы и КШМ; ° снижение массовых показателей этих деталей; ° обеспечение этих показателей не должно приводить к существен- ному увеличению производственных затрат.
Решение данной задачи возможно с использованием средств автома- тизированного проектирования, позволяющих значительно повысить точ- ность прочностного и температурного анализа на основе использования расчетных комплексов, реализующих метод конечных элементов. Значи- тельное повышение точности расчетов связано с возможностью моделиро- 74 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
